特許 7744395 排気装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-09-16

(45)【発行日】2025-09-25

(54)【発明の名称】排気装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 1/08 20060101AFI20250917BHJP

【ＦＩ】

F01N1/08 A

F01N1/08 B

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2023170595

(22)【出願日】2023-09-29

(65)【公開番号】P2025060084

(43)【公開日】2025-04-10

【審査請求日】2024-03-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100160794

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 寛明

(72)【発明者】

【氏名】間平 弘志

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 真

(72)【発明者】

【氏名】大▲崎▼ 裕介

(72)【発明者】

【氏名】岡本 智之

【審査官】櫻田 正紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２０４８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１５９０１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実開昭５３－１５７２３３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０２－２４８６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２３８３３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ １／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

膨張室（Ａ）が設けられたマフラ（３４）と、該マフラ（３４）から燃焼ガス（Ｇ）を排出する排出排気管（５５）と、開閉式の排気バルブ（４２）で燃焼ガス（Ｇ）の流量を調整する排気バルブ機構（４０）とを有する排気装置（３０）において、
前記排出排気管（５５）が、前記膨張室（Ａ）に連結されており、
前記排気バルブ（４２）が、前記膨張室（Ａ）に前記燃焼ガス（Ｇ）を導入する上流側排気管（５０）に設けられており、
前記上流側排気管（５０）を収納する円筒状の外殻部材（６０）が、前記排気装置（３０）が取り付けられる車両（１）の平面視において、車体前方側より車体後方側の方が車幅方向外側に位置するように傾斜しており、
前記外殻部材（６０）の車幅方向内側に前記排気バルブ機構（４０）が配置される、排気装置。

【請求項2】

前記燃焼ガス（Ｇ）の流路の上流側から見た際に、前記上流側排気管（５０）と前記排出排気管（５５）とが少なくとも一部重なる、請求項１に記載の排気装置。

【請求項3】

前記排気バルブ（４２）が閉じた状態でも前記膨張室（Ａ）に前記燃焼ガス（Ｇ）が導入されるように構成される、請求項１または２に記載の排気装置。

【請求項4】

前記排気装置（３０）が、乗員が足を乗せるステップバー（１９）を支持するステップホルダ（２０）を有する車両（１）に取り付けられており、
前記排気バルブ機構（４０）の少なくとも一部が、前記車両（１）の車体側面視で、前記ステップホルダ（２０）と前後方向でオーバーラップしている、請求項１または２に記載の排気装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排気装置に係り、特に、開閉式の排気バルブで燃焼ガスの流量を調整する排気バルブ機構を備える排気装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、内燃機関の燃焼ガスを浄化および消音して排出する排気装置において、バタフライバルブ等の排気バルブで燃焼ガスの流量を調整する排気バルブ機構を備える構成が知られている。

【0003】

特許文献１には、燃焼ガスの膨張室を有するマフラの上流側に連結される連結パイプに排気バルブ機構が取り付けられた排気装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－８５９５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１の構成では、排気バルブを開いた際に、燃焼ガスがマフラ内の膨張室を介することなくストレートパイプを通じてマフラの外側に排出される構成とされているので、高回転領域等での出力が向上しやすいものの、排気音が大きくなりやすいという課題があった。

【0006】

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、排気バルブを開いた際の出力向上および消音効果の両立を図ることができる排気装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記目的を達成するために、本発明は、膨張室（Ａ）が設けられたマフラ（３４）と、該マフラ（３４）から燃焼ガス（Ｇ）を排出する排出排気管（５５）と、開閉式の排気バルブ（４２）で燃焼ガス（Ｇ）の流量を調整する排気バルブ機構（４０）とを有する排気装置（３０）において、前記排出排気管（５５）が、前記膨張室（Ａ）に連結されており、前記排気バルブ（４２）が、前記膨張室（Ａ）に前記燃焼ガス（Ｇ）を導入する上流側排気管（５０）に設けられている点に第１の特徴がある。

【0008】

また、前記排気バルブ（４２）が閉じた状態でも前記膨張室（Ａ）に前記燃焼ガス（Ｇ）が導入されるように構成される点に第２の特徴がある。

【0009】

また、前記排気装置（３０）が、乗員が足を乗せるステップバー（１９）を支持するステップホルダ（２０）を有する車両（１）に取り付けられており、前記排気バルブ機構（４０）の少なくとも一部が、前記車両（１）の車体側面視で、前記ステップホルダ（２０）と前後方向でオーバーラップしている点に第３の特徴がある。

【0010】

また、前記上流側排気管（５０）を収納する円筒状の外殻部材（６０）が、前記車両（１）の平面視において、車体前方側より車体後方側の方が車幅方向外側に位置するように傾斜している点に第４の特徴がある。

【0011】

さらに、前記燃焼ガス（Ｇ）の流路の上流側から見た際に、前記上流側排気管（５０）と前記排出排気管（５５）とが少なくとも一部重なる点に第５の特徴がある。

【発明の効果】

【0012】

第１の特徴によれば、膨張室（Ａ）が設けられたマフラ（３４）と、該マフラ（３４）から燃焼ガス（Ｇ）を排出する排出排気管（５５）と、開閉式の排気バルブ（４２）で燃焼ガス（Ｇ）の流量を調整する排気バルブ機構（４０）とを有する排気装置（３０）において、前記排出排気管（５５）が、前記膨張室（Ａ）に連結されており、前記排気バルブ（４２）が、前記膨張室（Ａ）に前記燃焼ガス（Ｇ）を導入する上流側排気管（５０）に設けられているので、排気バルブを開くことで、燃焼ガスが上流側排気管を介して膨張室に導入され、さらに、膨張室に連なる排出排気管からマフラの外部に排出されるので、排気バルブを開いた際に、燃焼ガスが直線的に流れることで内燃機関の出力を高めると共に、燃焼ガスが膨張室で膨張することで消音効果を高めることが可能となる。

【0013】

第２の特徴によれば、前記排気バルブ（４２）が閉じた状態でも前記膨張室（Ａ）に前記燃焼ガス（Ｇ）が導入されるように構成されるので、排気バルブの開閉状態にかかわらず膨張室に燃焼ガスが導入される排気装置を得ることができる。これにより、共通部品を多用しながら、排気バルブ機構を有する排気装置と、排気バルブ機構を有しない排気装置とを作り分けることを可能とし、製造コストを低減することができる。

【0014】

第３の特徴によれば、前記排気装置（３０）が、乗員が足を乗せるステップバー（１９）を支持するステップホルダ（２０）を有する車両（１）に取り付けられており、前記排気バルブ機構（４０）の少なくとも一部が、前記車両（１）の車体側面視で、前記ステップホルダ（２０）と前後方向でオーバーラップしているので、車体側面視で、排気バルブ装置から上方前方に伸びるバルブ駆動用ケーブルがステップホルダで隠されやすくなり、車両の外観性を向上させることができる。

【0015】

第４の特徴によれば、前記上流側排気管（５０）を収納する円筒状の外殻部材（６０）が、前記車両（１）の平面視において、車体前方側より車体後方側の方が車幅方向外側に位置するように傾斜しているので、外殻部材が傾斜することで車幅方向内側に生じるスペースを利用して排気バルブ機構を取り付けることが可能となる。これにより、排気装置の大型化を抑制することができる。

【0016】

第５の特徴によれば、前記燃焼ガス（Ｇ）の流路の上流側から見た際に、前記上流側排気管（５０）と前記排出排気管（５５）とが少なくとも一部重なるので、排気バルブを開いた際に、上流側排気管から排出排気管に向けて直線的に燃焼ガスが流れやすくなり、さらに良好な出力特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る排気装置を適用した自動二輪車の右側面図である。

【図2】図１の一部拡大図である。

【図3】マフラの内部構造を示す左側面図である。

【図4】図２のIV－IV線断面図である。

【図5】図２のV－V線断面図である。

【図6】図２のVI－VI線断面図である。

【図7】排気バルブ機構を有しないマフラの内部構造を示す左側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る排気装置３０を適用した自動二輪車１の右側面図である。また、図２は図１の一部拡大図である。自動二輪車１は、内燃機関と変速機とを一体に構成したパワーユニットＰの駆動力を、ドライブチェーン１８を介して後輪ＷＲに伝達して走行する鞍乗型車両である。

【0019】

車体フレームＦを構成する左右一対のメインフレームＦ２の前端部には、不図示のステアリングステムを回動自在に軸支するヘッドパイプＦ１が設けられている。ステアリングステムの上端部および下端部には、左右一対のフロントフォーク２を支持するトップブリッジ８およびボトムブリッジ５がそれぞれ固定されている。

【0020】

フロントフォーク２の下端部には、前輪ＷＦが回転自在に軸支されている。フロントフォーク２には、前輪ＷＦの上方を覆うフロントフェンダ３が取り付けられている。トップブリッジ８の上部には、左右一対のバックミラー９を支持する操向ハンドル１０が固定されている。ヘッドパイプＦ１の前方には、ヘッドライト４およびメータ装置７が配設されている。

【0021】

メインフレームＦ２の上部には、燃料タンク１１が配設されている。ヘッドパイプＦ１から後方下方に伸びるメインフレームＦ２の後端部には、スイングアーム１７を揺動自在に軸支するピボット２２を支持するピボットフレームＦ３が連結されている。ピボットフレームＦ３の下方寄りの位置には、運転者が足を乗せるステップバー１９を支持するステップホルダ２０が取り付けられている。ステップホルダ２０は、運転者の踵を支持するヒールガード２０ａを含んで構成される。メインフレームＦ２の下方かつピボットフレームＦ３の前方には、排気装置３０が取り付けられたパワーユニットＰが吊り下げられている。

【0022】

後輪ＷＲを回転自在に軸支するスイングアーム１７は、その前方寄りの位置でリヤクッション２４によってメインフレームＦ２に吊り下げられている。メインフレームＦ２の後端部には、運転者が着座するシート１２と、尾灯装置１５が埋設されたリヤカウル１４とを支持するリヤフレーム（不図示）が連結されている。リヤカウル１４の下部には、左右一対のタンデムステップホルダ１３と、後輪ＷＲの上方を覆うリヤフェンダ１６とが支持されている。

【0023】

排気装置３０は、パワーユニットＰを構成する内燃機関の排気ポートに連結される排気管３１と、排気管３１の後部に連なる触媒収納部３２と、触媒収納部３２の後部に連なる連結パイプ３３と、連結パイプ３３の後部に連なるマフラ３４とからなる。マフラ３４は、取り付けステー３６によって車幅方向右側のタンデムステップホルダ１３に吊り下げられている。マフラ３４の上部には、乗員の足を熱から保護する板状のヒートガード３５が取り付けられている。マフラ３４の前端部に位置する小径部には、開閉式の排気バルブによって燃焼ガスの流量を調整する排気バルブ機構４０が設けられている。排気バルブ機構４０は、排気バルブ（図３参照）を支持する回動軸４１を含んで構成される。

【0024】

本実施形態では、車体側面視で、ステップホルダ２０の一部であるヒールガード２０ａの後端部が、排気バルブを支持する回動軸４１の前端部より後方に位置している。換言すれば、排気バルブ機構４０の少なくとも一部が、ステップホルダ２０と前後方向でオーバーラップするように構成されている。

【0025】

図３は、マフラ３４の内部構造を示す左側面図である。主に金属の薄板部材およびパイプ部材で構成されるマフラ３４の外殻は、小径部を構成する前側外殻６０と、前側外殻６０の後部に連なるテーパ外殻６１と、テーパ外殻６１の後部に連なる大径の主外殻６２と、主外殻６２の後部に連なる後側外殻６３とからなる。

【0026】

前側外殻６０およびテーパ外郭６１の内側には、上流側排気管５０が配設されている。上流側排気管５０の前端部には、複数の貫通孔が形成されたパンチングパイプ５３が連結されており、パンチングパイプ５３の前端部には、連結パイプ３３（図１，２参照）の後端部にマフラ３４を接続するための接続部材５４が連結されている。

【0027】

排気バルブ機構４０は、アクチュエータの駆動力で開閉する排気バルブ４２によって、上流側排気管５０を流れる燃焼ガスＧの流量を調整することを可能とする。排気バルブ４２は、円形の薄板部材からなるバタフライバルブであり、アクチュエータの駆動力で回動する回動軸４１に固定されている。

【0028】

排気バルブ機構４０の下流側の位置で、上流側排気管５０と前側外殻６０との間には、円環状の第１隔壁５１が配設されている。第１隔壁５１には、排気バルブ４２が閉じている際に燃焼ガスＧが通る湾曲した長孔状の貫通孔５２が複数設けられている。一方、テーパ外郭６１の後方寄りの位置には、縦長の形状とされる第２隔壁３７が配設されている。これにより、第１隔壁５１と第２隔壁３７との間に、前側膨張室Ｃが形成されることとなる。

【0029】

第２隔壁３７には、上流側排気管５０の後端部および第２パイプ５７の前端部がそれぞれ貫通している。主外殻６２の内側には、縦長の形状とされる第３隔壁５８が配設されており、後側外殻６３の内側には、縦長の形状とされる第４隔壁５９が配設されている。

【0030】

第２パイプ５７の後方側は、主外殻６２の下方寄りの位置で第３隔壁５８を貫通し、第４隔壁５９に近接する位置まで後方に伸びている。また、第３隔壁５８の上方寄りの位置には、前後方向に伸びる第３パイプ５６が貫通しており、第３隔壁５８の略中央には、排出排気管５５の前端部が貫通している。また、第３パイプ５６の前端部は第２隔壁３７に近接する位置まで前方に伸びており、第３パイプ５６の後端部は第４隔壁５９に近接する位置まで後方に伸びている。排出排気管５５の後端部は、第４隔壁５９を貫通して、後側外殻６３に設けられた開口から外方に臨んでいる。

【0031】

上記した構成により、第２隔壁３７と第３隔壁５８との間に中央膨張室Ａが形成され、第３隔壁５８と第４隔壁５９との間に後側膨張室Ｂが形成されることとなる。内燃機関の低回転時等において、排気バルブ４２を閉じた際に、燃焼ガスＧは、パンチングパイプ５３の貫通孔を通って上流側排気管５０の外側を後方に向かって流れ、第１隔壁５１の貫通孔５２を通って前側膨張室Ｃに導入される。

【0032】

続いて、前側膨張室Ｃに導入された燃焼ガスＧは、第２パイプ５７を通って後側膨張室Ｂに導入され、さらに、第３パイプ５６を通って中央膨張室Ａに導入される。そして、中央膨張室Ａに導入された燃焼ガスＧは、排出排気管５５を通ってマフラ３４の外部に排出される。

【0033】

一方、内燃機関の高回転時等において、排気バルブ４２を開いた際には、燃焼ガスＧは、上流側排気管５０を通って中央膨張室Ａに直接導入される。そして、中央膨張室Ａに導入された燃焼ガスＧは、排出排気管５５を通ってマフラ３４の外部に排出される。すなわち、マフラ３４の前方から導入される燃焼ガスＧは、中央膨張室Ａを介する経路が主となりマフラ３４の後方に排出されることとなる。

【0034】

図４は、図２のIV－IV線断面図である。前記と同一符号は同一または同等部分を示す。上流側排気管５０は、第２隔壁３７の略中央を貫通しており、排出排気管５５（図３参照）は、燃焼ガスＧの流路の上流側から見た際に、上流側排気管５０と重なる位置に配設されている。これにより、排気バルブ４２を開いた際に、上流側排気管５０から排出排気管５５に向けて直線的に燃焼ガスＧが流れることとなり、さらに良好な出力特性を得ることができる。

【0035】

図５は、図２のV－V線断面図である。また、図６は図２のVI－VI線断面図である。前記と同一符号は同一または同等部分を示す。マフラ３４は、自動二輪車１の車幅方向右側に配設されており、マフラ３４の小径部を構成する前側外殻６０は、車体平面視で、車体前方側より車体後方側の方が車幅方向外側に位置するように傾斜して配設されている。排気バルブ機構４０は、この前側外殻６０の車幅方向左側部に取り付けられている。これにより、前側外殻６０が傾斜していることで車幅方向内側に生じるスペースを利用して排気バルブ機構４０を取り付けることが可能となり、排気装置３０の大型化を抑制することができる。

【0036】

排気バルブ機構４０は、排気バルブ４２が取り付けられた回動軸４１と、回動軸４１の端部に固定される円盤状のプーリ４７と、プーリ４７を初期位置（閉状態）に戻すリターンスプリング４６とを含んで構成される。プーリ４７およびリターンスプリング４６を収納するケース部材４３の上面からは、プーリ４７に巻き掛けられた２本のバルブ駆動用ケーブル４４，４５が、上方前方に向かって延びている。

【0037】

前記したように、車幅方向右側のピボットフレームＦ３の後部には、乗員が足を乗せるステップバー１９を支持するステップホルダ２０が取り付けられている。ステップホルダ２０の車幅方向内側には、ブレーキペダル２１が揺動自在に軸支されている。そして、本実施形態では、車体側面視で、ステップホルダ２０の一部を構成するヒールガード２０ａの後端部が、排気バルブ４２の回動軸４１の前端部より後方に位置している。換言すれば、排気バルブ機構４０の少なくとも一部が、ステップホルダ２０と前後方向でオーバーラップするように構成されている。これにより、車体側面視で、ケース部材４３から上方前方に伸びるバルブ駆動用ケーブル４４，４５がステップホルダ２０およびヒールガード２０ａで隠されやすくなり、自動二輪車１の外観性を向上させることができる。

【0038】

図７は、排気バルブ機構４０を有しないマフラ３４ａの内部構造を示す左側面図である。マフラ３４ａは、同機種におけるパワーユニットの仕様違いに合わせて、外観を共通としながら排気バルブ機構４０を廃して構成されたものである。排気バルブ機構４０の除去に伴って、上流側排気管５０も除去されている。

【0039】

図３，４に示したマフラ３４とは、パンチングパイプ５３ａ、前側外殻６０ａ、第２隔壁３７ａ、排出排気管５５ａの形状や構造が少し異なるのみで、他の部品を共通化することで、製造コストの大幅な低減が図られている。なお、本実施形態に係る排出排気管５５ａは、排気音の調整のために全長が伸ばされている。

【0040】

このマフラ３４ａにおいて、連結パイプ３３から導入される燃焼ガスＧは、前側膨張室Ｃに直接導入された後、第２パイプ５７を通って後側膨張室Ｂに導入され、さらに、第３パイプ５６を通って中央膨張室Ａに導入される。そして、中央膨張室Ａに導入された燃焼ガスＧは、排出排気管５５ａを通ってマフラ３４ａの外部に排出される。

【0041】

上記したように、本発明に係る排気装置３０によれば、中央膨張室Ａが設けられたマフラ３４と、該マフラ３４から燃焼ガスＧを排出する排出排気管５５と、開閉式の排気バルブ４２で燃焼ガスＧの流量を調整する排気バルブ機構４０とを有する排気装置３０において、排出排気管５５が中央膨張室Ａに連結されており、排気バルブ４２が、中央膨張室Ａに燃焼ガスＧを導入する上流側排気管５０に設けられているので、排気バルブ４２を開くことで、上流側排気管５０を介して燃焼ガスＧが中央膨張室Ａに導入され、さらに、中央膨張室Ａに連なる排出排気管５５からマフラ３４の外部に排出されることとなり、排気バルブ４２を開いた際に、燃焼ガスＧが直線的に流れることで内燃機関の出力を高めると共に、燃焼ガスＧが中央膨張室Ａで膨張することで消音効果を高めることが可能となる。

【0042】

また、排気バルブ４２が閉じた状態でも中央膨張室Ａに燃焼ガスＧが導入される構成とされるので、排気バルブ４２の開閉状態にかかわらず中央膨張室Ａに燃焼ガスＧが導入される排気装置３０を得ることができる。これにより、共通部品を多用しながら、排気バルブ機構４０を有する排気装置３４と、排気バルブ機構４０を有しない排気装置３４ａとを作り分けることを可能とし、製造コストを低減することができる。

【0043】

さらに、燃焼ガスＧの流路の上流側から見た際に、上流側排気管５０と排出排気管５５とが少なくとも一部重なるので、排気バルブ４２を開いた際に、上流側排気管５０から排出排気管５５に向けて直線的に燃焼ガスＧが流れやすくなり、さらに良好な出力特性を得ることができる。

【0044】

自動二輪車の形態、内燃機関の気筒数、排気装置の形状や構造、マフラを構成する外殻や隔壁、パイプ材の材質や形状、排気バルブ機構の配置や構造、排気バルブの形状や構造、前側膨張室、中央膨張室、後側膨張室の容量比率等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。例えば、膨張室の総数を４つ以上としてもよい。本発明に係る排気装置は、自動二輪車に限られず、三輪車や四輪車等の内燃機関含むパワーユニットを駆動源とする種々の車両に適用することができる。

【符号の説明】

【0045】

１…自動二輪車（車両）、３０…排気装置、３４…マフラ、４０…排気バルブ機構、４２…排気バルブ、５０…上流側排気管、５５…排出排気管、５１…第１隔壁、３７…第２隔壁、５８…第３隔壁、５９…第４隔壁、５７…第２パイプ、５６…第３パイプ、６０…前側外殻（外殻部材）、Ａ…中央膨張室（膨張室）、Ｂ…後側膨張室、Ｃ…前側膨張室、Ｇ…燃焼ガス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】