JP2006152806A - 自動二輪車の排気管構造 - Google Patents

Abstract

【課題】単気筒エンジンを搭載しながらもその排気系に２本のマフラーを備えた自動二輪車において、空燃比を正確にコントロールすることができる排気管構造を提供する。
【解決手段】単気筒エンジンを搭載すると共に単気筒エンジンの排気系に２本のマフラー１８、１９を備えた自動二輪車において、前記排気系は前記単気筒のシリンダヘッド５に接続された排気出口管１０ａ，１１ａと、排気出口管１０ａ，１１ａに連続する単気筒の全排気が流れる１本の主排気管１２と、主排気管１２の下流側に連続する２本の分岐排気管１０ｂ，１１ｂと、各分岐排気管１０ｂ，１１ｂ端部に備わるマフラー１８，１９とからなり、主排気管１２に排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ_２センサ１４を設けると共に、各分岐排気管１０ｂ，１１ｂに触媒１６，１７を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は自動二輪車の排気管構造に関し、特に外観デザインやユーザーニーズの観点から、単気筒エンジンにもかかわらずその排気系に２本のマフラーを備えた単気筒４サイクルエンジン付き自動二輪車の排気管構造に関する。

例えば、単気筒４サイクル、４バルブ（吸気２バルブ、排気２バルブ）ガソリン燃料噴射エンジンを搭載する自動二輪車には、エンジンの冷却効率を高めるため、また排気熱によるトラブル回避のため、シリンダヘッドに２本の排気ポートをそれぞれ独立して形成したものがある。この場合、シリンダヘッドには各排気ポートに対応して２本の排気管が接続される。このような排気管構造をデザイン的に利用し、各排気管それぞれにマフラーを接続し、単気筒エンジンでありがなら車体の左右両側にマフラーを備え一見、２気筒エンジンを搭載したかのように見せている自動二輪車もある。

ところで、昨今の厳しい排気ガス規制をクリアするためには、排気系に触媒を設けるとともにＯ_２センサを設け、排気ガスの酸素濃度を検出して、その情報を吸気系の空燃比制御にフィードバックして触媒が有効に作用する空燃比に保つ必要がある。しかしながら、上述した単気筒自動二輪車の２本の排気管にそれぞれＯ_２センサを設けると、各排気管を流れる排気ガスの組成バラツキにより、検出される酸素濃度も変動してしまい、空燃比を正確にコントロールできない可能性がある。

また触媒はレイアウトの自由度上、コンパクトな形状で効率よく作用しかつ排気温度の高い比較的上流側に配置することが望まれる。
一方、４気筒エンジンの自動二輪車用の排気装置のＯ_２センサ排気構造が特許文献１に記載されている。この特許文献１の構造は、４気筒の各気筒からの４本の排気管を共通の排気チャンバに接続し、この排気チャンバにＯ_２センサを設けている。しかし、このように別気筒の排気管が集合する排気チャンバの酸素濃度を一律に検出したのでは、各気筒ごとに別々の燃料が供給される吸気系において、各気筒の排気ガスの酸素濃度に応じて気筒ごとの最適な空燃比制御ができない。したがって、この特許文献１の多気筒共通の排気チャンバにＯ_２センサを設ける構造は、１つの気筒の空燃比を正確に制御しようとする場合には適用できない。

さらに、この特許文献１では、マフラーに相当する共通の排気チャンバ内に大型の触媒を装着している。したがって、各気筒の排気管に応じた触媒レイアウトの自由度が制約される。また触媒が排気管の下流側端部付近に設けられるため、上流側の高温排気ガスの温度を有効に利用できない。

特許第２９６６５５４号公報

本発明はかかる現状に鑑み、単気筒エンジンを搭載しながらもその排気系に２本のマフラーを備えた自動二輪車において、Ｏ_２センサを使用した排気ガスの酸素濃度情報のフィードバックにより、空燃比を正確にコントロールすること及び触媒をコンパクトにレイアウトすることができる排気管構造を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１の発明は、単気筒エンジンを搭載すると共に該単気筒エンジンの排気系に２本のマフラーを備えた自動二輪車において、前記排気系は前記単気筒のシリンダヘッドに接続された排気出口管と、該排気出口管に連続する前記単気筒の全排気が流れる１本の主排気管と、該主排気管の下流側に連続する２本の分岐排気管と、各分岐排気管端部に備わるマフラーとからなり、前記主排気管に排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ_２センサを設けると共に、上記各分岐排気管に触媒を設けたことを特徴とする自動二輪車の排気管構造を提供する。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、上記排気出口管は２本設けられ、該排気出口管は排気下流側で合流して前記主排気管に接続されたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、上記単気筒エンジンは、排気バルブが車両前後方向において前側、吸気バルブが後側に配置された４サイクル４バルブの燃料噴射エンジンであることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、マフラーの夫々に繋がる２本の分岐排気管がマフラーより排気上流側において合流して排気管長手方向に沿ってある程度の長さを有する主排気管が形成され、その合流部（主排気管）の排気下流側部分に排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ_２センサを設けたことにより、エンジンからの排気ガスの組成は合流部で均等化され、Ｏ_２センサを使用したフィードバックコントロールにより単気筒エンジンの空燃比を精密に制御することができる。また、２本の分岐排気管のそれぞれに触媒を設けたため、上記合流部に触媒を取り付けるのに比べ、おおよそ半分のサイズの触媒を各分岐排気管に取り付ければよく、触媒設置上のレイアウトがそれだけ容易である。また、マフラー内に設ける場合に比べ、その上流側の高温の排気ガス中に設けられるため、触媒温度が上昇し、触媒機能が向上する。

加えて、搭載される触媒のダウンサイズ化により触媒自体もできるだけ排気上流側に設置することが可能になり、触媒に流入する排気ガスの温度が上昇し、触媒をより活性化することができる。

請求項２の発明によれば、単気筒エンジンのシリンダヘッドに２本の排気出口管が接続され、これらの排気出口管が排気下流側において上記合流部に接続されるため、外観上はあたかも２気筒エンジンから２本の排気管が伸びているように見え、デザイン的にユーザーニーズにあった自動二輪車を提供できる。

請求項３の発明によれば、自動二輪車は４サイクル４バルブ（吸気２バルブ＋排気２バルブ）の単気筒エンジンを排気バルブが車両前後方向において前側で吸気バルブが後側になるように搭載することにより、シリンダヘッドに形成される２つの排気ポートに、上述した１本又は２本の排気出口管をそのまま接続し、この排気出口管をそのまま延ばして、又は合流させて主排気管を形成し、これを車体の左右両側に分岐し、各分岐管の後端部にマフラーを取り付けることができる。これにより、単気筒４バルブエンジンの自動二輪車において空燃比制御の精度及び触媒の浄化機能を高めるとともに、デザイン的にユーザーのニーズに合わせることができる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
図１〜図４は、本発明に係る排気管構造の一実施例を示す。図１はこの排気管構造を備えた自動二輪車の側面図である。

図１に示す自動二輪車１は、単気筒４サイクル燃料噴射式エンジン２（以下、エンジンと略す）を搭載する。エンジン２は、クランクケース３とこれに接合されたシリンダブロック４及びその上部のシリンダヘッド５からなる。シリンダヘッド５の後側に吸気管６が接続される。吸気管６にはインジェクタ（不図示）が装着される。シリンダヘッド５の前側に排気管２０が接続される。排気管２０は後方に屈曲し、その途中に後述のように、Ｏ_２センサ１４及び排気ガス浄化用触媒１７が設けられる。車体の左右両側の排気管２０の後端部にマフラー１８、１９が備わる。

図２は同自動二輪車に搭載される単気筒４サイクル、４バルブ燃料噴射式エンジンの側面図である。図３は図２のエンジンを矢印Ａ方向から見た外観図である。

後述する触媒までの排気ガス温度を確保するため、及び高温排気管の露出を防止するため、主排気管１２は遮熱カバー１３によって覆われる。主排気管２０のなるべく下流側にＯ_２センサ１４が装着される。マフラー１８、１９の上流側の分岐排気管１０ｂ、１１ｂの各々に触媒１６，１７が設けられる。

このように２本の排気出口管１０ａ、１１ａを合流させて主排気管１２を設けたことにより、各排気ポート８、９（図４）からの排気ガスは、排気出口管１０ａ、１１ａから別々にシリンダヘッド５から取出された後、主排気管１２で合流してこの単気筒エンジン２のすべての排気ガスが流通し、均等化される。均等化をさらに促進するため、合流部である主排気管１２は排気管長手方向に沿ってある程度の長さを有する。合流部１２の排気下流側部分にＯ_２センサ１４が取り付けられる。このＯ_２センサ１４は、合流部によって均等化された排気ガス中の酸素濃度を検出するものであり、その信号は図２に示すＥＣＵ（制御回路）１５に入力される。ＥＣＵ１５は、このようにして取り込まれた排気ガス中の酸素濃度に基づき、吸気系へのフィードバック制御を行い、インジェクタへの供給燃料量を制御して空燃比を適正なものに制御する。

Ｏ_２センサ取付け部より排気下流側において、主排気管１２は再び２本の分岐排気管１０ｂ、１１ｂに分岐される。分岐排気管１０ｂ、１１ｂは、車両後方に延び、クランクケース３の下方でそれぞれ、排気浄化のための触媒１６、１７に接続される。さらに、各触媒１６、１７の排気下流側端部において、分岐排気管１０ｂ、１１ｂの各々に２本のマフラー１８、１９が接続される。

図４は図２に示すエンジンのシリンダヘッドの上視図である。
エンジン２は、２つの吸気バルブ（不図示）と２つの排気バルブ（不図示）を備えた４バルブ構成となっている。シリンダヘッド５には吸気管６に接続される１つの吸気ポート７と、各排気バルブに対応した２つの排気ポート８、９が形成される。排気ポート８、９にはエンジン前側より排気出口管１０ａ、１１ａ（図３）がそれぞれ接続される。

以上のように、本実施例ではマフラー１８、１９の夫々に繋がる２本の分岐排気管１０ｂ、１１ｂをマフラー１８，１９より排気上流側において合流させ、その合流部となる主排気管１２に排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ_２センサ１４を設けたことにより、エンジンからの排気ガスの組成は合流部で均等化され、Ｏ_２センサ１４を使用したフィードバックコントロールにより空燃比を精密に制御することができる。

また、本実施例では２本の分岐排気管１０ｂ、１１ｂのそれぞれに触媒１６、１７を設けている。これにより、単気筒エンジンのシリンダヘッドに１本の排気管を接続してそのまま大型の触媒を取り付ける場合に比較して、触媒のサイズをおおよそ半分にすることができ、触媒のダウンサイズ化に伴い触媒設置のレイアウトがそれだけ容易になる。

一般に、触媒はその活性化のため、高い温度環境下に配置されることが好ましく、この観点から出来るだけ排気上流側に配置されることが好ましい。しかしながら、従来の単一排気管構造ではそのまま触媒が大型化するために、その設置にあたってはレイアウトが困難であり、エンジンや路面との干渉を避けマフラー近傍に設置するものが多い。これに対し、本実施例の排気管構造では、触媒１６、１７のコンパクト化に伴い、配置レイアウトの自由度が高まる。したがって従来に比較して、触媒をより排気上流側に配置することができ、触媒１６、１７に流入する排気ガスの温度が上昇し、触媒をより活性化することができる。

また本実施例では、エンジン２のシリンダヘッド５に２本の排気出口管１０ａ、１１ａが接続され、一旦合流した後分岐して車体左右に２つのマフラーが備わるため、外観上はあたかも自動二輪車が２気筒エンジンを搭載しているかのように見え、複数気筒好みのユーザーにも受け入れやすいデザインを提供することができる。

以上、シリンダヘッドに２本の排気管を接続し、その途中にＯ_２センサを設置した合流部を設けた排気管構造に例をとり本発明を説明したが、単気筒エンジンで２本のマフラーを備えた構造において、２本のマフラーより排気上流側に合流部を設ける排気管構造であるならば、合流部とシリンダヘッドを繋ぐ排気管の数は限定されない。要は、１つの気筒からの全排気ガスがむらなく流れる合流部を２本のマフラーの上流側に設ければよい。例えば、排気３バルブのエンジンの場合、排気ポート数に対応して３本の排気管をシリンダヘッドに接続しても良い。また排気２バルブの場合でも、１本の排気管をシリンダヘッドに接続し、それ自体にＯ_２センサを設置しても良い。この場合、排気管はＯ_２センサ設置位置より排気下流側において２つに分岐され、その分岐管が２つのマフラーに接続されることになる。

本発明は、単気筒エンジンの自動二輪車全般に適用することができる。

本発明に係る排気管構造を備えた自動二輪車の側面外観図。 図１に示す自動二輪車に搭載される単気筒４サイクル、４バルブ燃料噴射式エンジンの側面図。 図２のエンジンを矢印Ａ方向から見た外観図。 図２に示すエンジンのシリンダヘッドの上視図。

符号の説明

１：自動二輪車、２：単気筒４サイクル燃料噴射式エンジン、
３：クランクケース、４：シリンダブロック、
５：シリンダヘッド、６：吸気管、７：吸気ポート、
８，９：排気ポート、１０ａ，１１ａ：排気出口管、
１０ｂ，１１ｂ：分岐排気管、
１２：主排気管、１３：遮熱カバー、１４：Ｏ_２センサ、１５：ＥＣＵ、
１６，１７：触媒、１８，１９：マフラー、２０：排気管。

Claims (3)

1. 単気筒エンジンを搭載すると共に該単気筒エンジンの排気系に２本のマフラーを備えた自動二輪車において、前記排気系は前記単気筒のシリンダヘッドに接続された排気出口管と、該排気出口管に連続する前記単気筒の全排気が流れる１本の主排気管と、該主排気管の下流側に連続する２本の分岐排気管と、各分岐排気管端部に備わるマフラーとからなり、前記主排気管に排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ_２センサを設けると共に、上記各分岐排気管に触媒を設けたことを特徴とする自動二輪車の排気管構造。
2. 上記排気出口管は２本設けられ、該排気出口管は排気下流側で合流して前記主排気管に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車の排気管構造。
3. 上記単気筒エンジンは、排気バルブが車両前後方向において前側、吸気バルブが後側に配置された４サイクル４バルブの燃料噴射エンジンであることを特徴とする請求項２に記載の自動二輪車の排気管構造。
   
   

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