JPH07127464A

JPH07127464A - ４サイクル多気筒エンジンの集合排気系

Info

Publication number: JPH07127464A
Application number: JP5167302A
Authority: JP
Inventors: Ryosaku Nishiyama; 亮策西山
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1993-06-15
Filing date: 1993-06-15
Publication date: 1995-05-16

Abstract

(57)【要約】【目的】互いに排気弁開時期の重ならないシリンダの
排気管どうしを集合させた４サイクル多気筒エンジンに
おいて、各シリンダに排気慣性効果を有効に利用できる
ようにする。【構成】各シリンダ１₁，１₃（１₂，１₄）から延
出する排気管４₁，４₃（４₂，４₄）をそれぞれ、該
シリンダの排気ポート６に接続された所定長Ｌの第１排
気管部分21と、該第１の排気管部分に次第に拡径するデ
ィフューザ部分23を介して接続された第２の排気管部分
22とにより形成し、該第２の排気管部分22どうしを集合
させて排気消音器19ｒ，19ｆに接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は４サイクル多気筒エンジ
ンの集合排気系に関する。

【０００２】

【従来技術とその課題】従来、４サイクルエンジンにお
いて、体積効率を向上させるために、排気の慣性効果を
利用することが知られている。この排気慣性効果の利用
は図１に示すような態様で行われる。図１において１は
シリンダ、２は排気弁、３は吸気弁、４は排気管、５は
吸気管を示す。なお排気管４に施した線はその疎密によ
り排気管４内の圧力状態を示す。

【０００３】図１(a) は排気弁２が開いて排気行程が開
始された時の状態を示す。この時ピストンは下死点付近
に在る。排気弁２が開くと排気ポート６に強力な正圧波
Ｐが発生する。この正圧波Ｐは排気管４内を下流側へ進
行し、排気管４の開放端4aに達し（図１(b) ）、ここで
反射して負圧波Ｎを生ずる（図１(c) ）。そしてこの負
圧波Ｎが排気管４内を逆上って同図(d) に示すように排
気ポート６に達するが、この時期が、ピストン７が上死
点近傍に達し次に吸気行程に入るべく吸気弁３が開く時
期（吸排気開弁のオーバラップ時）に合致すれば、上記
負圧波Ｎにより生ずる排気ポート６および燃焼室８内の
負圧により、吸気管５から燃焼室８への新気の充填およ
び燃焼室８から排気管４への燃焼ガスの掃気が効率よく
行われ、体積効率が向上する。

【０００４】このようにして排気慣性効果を有効に利用
するためには、エンジンの回転数NE、排気管内における
平均圧力伝播速度Ｖ_EXおよび排気管の長さＬが適正な関
係を保っていることが必要であり、排気管長Ｌを次式
(1) により選定した時に最良の効果が得られることが知
られている。Ｌ＝（Ｖ_EX×30／NE^*）／２………(1) ただし、NE^*は体積効率が最大になるエンジン回転数で
ある。

【０００５】一方多気筒エンジンにおいては、複数のシ
リンダの各排気管を一本の集合管に集合させて集合排気
系を構成することが行われており、例えば直列４気筒エ
ンジンの排気ポートにこのような集合排気系が接続され
る。この集合排気系で排気慣性効果の利用をはかる場合
には、各シリンダに式(1) による長さＬの排気管を接続
し、これらの排気管を集合させれば、体積効率の向上に
つながる。これは、前気筒の排気行程終期に負圧波がシ
リンダ内に遡る時に、次の気筒の排気が開始するいわゆ
るオーバーラップ期間が存在し、その期間に次の気筒に
よる排気流れにより前気筒の負圧波が増幅されて排気慣
性効果がより顕著となるからである。

【０００６】この作用は、多気筒エンジンにおいて一対
の気筒同志の排気弁が共に開いている期間を有している
機関、例えば３気筒以上で等間隔爆発している機関であ
れば、排気管長さ及び排気弁開度等を適宜にとることに
よって達成される。ここで並列２気筒のような機関にお
いては、通常使われる排気弁開度よりも爆発間隔の方が
長いため、上記効果は達成されず、一つの気筒で最良の
排気管長さを与えても、かえって最大出力よりやや低い
回転数で、他の気筒の高次の正圧波の影響を受けて干渉
し合うことにより、排気慣性効果が阻害されるという結
果となり、上記効果を得ることが出来ない。

【０００７】ここでクランクピンを共通とするＶ型エン
ジンのような機関においては、構造上等間隔爆発の構造
を取りにくいことに加え、互いに等間隔爆発の関係とな
り易い各バンクにおいても、各バンクが３気筒以上とれ
ないような、例えばＶ型４気筒エンジンのような機関に
おいては、各バンクの関係は、上記並列２気筒エンジン
と同じとなり、従って互いの干渉作用により、排気慣性
効果を生かしきれないで上記効果を達成することが難し
い。

【０００８】Ｖ４型エンジンを搭載した自動二輪車の排
気管長さを揃える構造を開示したものとしては、実開昭
64−34432 号公報に開示の如く公知であるが、この構造
でも前述の各バンク毎の爆発間隔から、干渉作用の発生
は妨げ得ない。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】本発明はこの
ような事情に鑑みてなされたものであり、互いに排気弁
開時期の重ならないシリンダの排気管どうしを集合させ
て成る４サイクル多気筒エンジンの集合排気系におい
て、前記各シリンダから延出する排気管をそれぞれ、該
シリンダの排気ポートに接続された所定長の第１の排気
管部分と、該第１の排気管部分に次第に拡径するディフ
ューザ部分を介して接続された台２の排気管部分とによ
り形成し、該第２の排気管部分どうしを集合させて排気
消音器に接続する。

【００１０】本発明によれば、各シリンダの排気管内に
おいて排気ポート側から下流側へ伝播する圧力波は、デ
ィフューザ部分において位相が逆転した反射圧力波を生
じ、この反射圧力波が第１排気部分を排気ポート側へ逆
上って行く。

【００１１】このようにして各排気管の第１排気管部分
にそれぞれ単独の他によって影響されない排気慣性波が
生ずるので、各第１排気管部分の管長を所定長すなわち
前記式(1) によって算出される長さＬに設定しておけ
ば、各シリンダについてそれぞれ前述したような排気慣
性を利用した体積効率向上効果が得られる。

【００１２】

【実施例】図２は本発明の一実施例に係る集合排気
系を備えた自動二輪車の全体側面図である。10はメイン
フレームで、その後端にスイングアーム11を介して後輪
12が支持されている。そしてメインフレーム10の前端に
設けられたヘッドパイプ13にフロントフォーク14が枢支
され、該フロントフォーク14の下端に前輪15が支持され
ている。後輪12と前輪15との間にエンジン16がメインフ
レーム10に懸吊されて搭載されている。

【００１３】エンジン16は、図３に示すように、車体巾
方向に並列した２つのシリンダ１₁，１₃を有する後側
バンク17r と、同じく車体巾方向に並列した２つのシリ
ンダ１₂，１₄を有する前側バンク17f とをＶ字状に配
置したＶ形４気筒４サイクルエンジンで、各シリンダの
サイクルは１₁，１₄，１₃，１₂の順に90°、270
°、90°ずつずれている。従って後側バンク17r のシリ
ンダ１₁，１₃の排気弁開閉時期はクランク角で360 °
ずれており、前側バンク17f のシリンダ１₂，１₄につ
いても同様である。

【００１４】後側バンク17r のシリンダ１₁，１₃の排
気管４₁，４₃どうしは１本の集合管18r に集合し、該
集合管18r は車体の左側を後方に延び、サイレンサ（排
気消音器）19r 、出口管20r を介して車体後方へ開口し
ている。前側バンク17f のシリンダ１₂，１₄の排気管
４₂，４₄どうしも１本の集合管18f に集合し、該集合
管18f も車体の左側を後方に延び、サイレンサ（排気消
音器）19f 、出口管20f を介して車体後方へ開口してい
る。

【００１５】図４に示すように、排気管４₁〜４₄はい
ずれも、対応するシリンダ１の排気ポート６に接続され
た第１排気管部分21と、これより大径の第２排気管部分
22と、両者を接続するディフューザ部分23とにより構成
されており、排気管４₁，４₃の第２排気管部分22どう
しおよび排気管４₂，４₄の第２排気管部分22どうしが
それぞれ集合管18r ，18f に集合している。

【００１６】そして第１排気管部分21の長さが前述の式
(1) により算出される所定値Ｌに設定されている。第２
排気管部分22、集合管18r ，18f 等の長さはこれを配設
する車体との関係で適宜決定される。

【００１７】第１排気管部分21は次第に拡径するディフ
ューザ部分23を介して大径の第２排気管部分22に接続さ
れており、この部分で排気は膨張するので、図１につい
て前述した圧力波の伝播、反射は排気ポート６とディフ
ューザ部分23との間で行われる。すなわち各第１排気管
部分21内において前記図１(a) ないし図(d) の圧力伝播
がそれぞれ単独に発生し、他方のシリンダからの排気と
の集合による影響を受けないので、各シリンダの排気ポ
ート６は吸排気開弁オーバラップ時に確実に負圧とな
り、体積効率の向上が得られる。

【００１８】ディフューザ部分23において強力な反射負
圧波は発生させるには、この部分における膨張比が大き
い方が良く、このため第１排気管部分21の直径ｄ₁はシ
リンダボアの0.５倍程度、第２排気管部分22の直径ｄ₂
はシリンダボアの0.７倍程度とするのが望ましい。

【００１９】また、広いエンジン回転数範囲で前記オー
バラップ時の負圧を得るためには膨張部すなわちディフ
ューザ部分23のテーパ角αをおよそ１〜４°に選定する
ことが望ましい。

【００２０】図５は本発明の他の実施例による集合排気
系を備えた自動二輪車の全体側面図で、前記実施例と同
様な部分には同じ参照符号を付してある。

【００２１】図５に示した自動二輪車およびエンジン16
自体は図２のものと同一であり、また排気系についても
それぞれ集合管18r および集合管18f までは前記実施例
と同様に構成されている。ただし本実施例においては、
集合管18r ，18f がさらに１本の總集合管24に集合して
おり、該總集合管24がサイレンサ19、出口管20を介して
車体後方へ開口している（図６参照）。

【００２２】本実施例においても、各第１排気管部分21
内において前記圧力波の伝播、反射がそれぞれ独立して
行われるので、各シリンダの排気ポート６は吸排気開弁
オーバラップ時に確実に負圧となり、体積効率が向上す
る。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、互いに排気弁開時期の
重ならないシリンダの排気管どうしを集合させた４サイ
クル多気筒エンジンにおいて、各シリンダにそれぞれ排
気の慣性効果を有効に利用して、体積効率を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】排気慣性効果を説明するための説明図である。

【図２】本発明の一実施例に係る集合排気系を備えた自
動二輪車の全体側面図である。

【図３】同自動二輪車のエンジンにおけるシリンダ配置
を示す略上面図である。

【図４】同自動二輪車における集合排気系の構成を示す
略図である。

【図５】本発明の他の実施例に係る集合排気系を備えた
自動二輪車の全体側面図である。

【図６】同自動二輪車における集合排気系の構成を示す
略図である。

【符号の説明】

１…シリンダ、２…排気弁、３…吸気弁、４…排気管、
５…吸気管、６…排気ポート、７…ピストン、８…燃焼
室、10…メインフレーム、11…スイングアーム、12…後
輪、13…ヘッドパイプ、14…フロントフォーク、15…前
輪、16…エンジン、17…バンク、18…集合管、19…サイ
レンサ、20…出口管、21…第１排気管部分、22…第２排
気管部分、23…ディフューザ部分、24…總集合管。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに排気弁開時期の重ならないシリン
ダの排気管どうしを集合させて成る４サイクル多気筒エ
ンジンの集合排気系において、前記各シリンダから延出
する排気管をそれぞれ、該シリンダの排気ポートに接続
された所定長の第１の排気管部分と、該第１の排気管部
分に次第に拡径するディフューザ部分を介して接続され
た第２の排気管部分とにより形成し、該第２の排気管部
分どうしを集合させて排気消音器に接続したことを特徴
とする集合排気系。