JP2008280995A - 自動二輪車 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｏ₂ フィードバック制御に用いられる排気ガスセンサのヒートショックを抑制できる自動二輪車を提供する
【解決手段】 エンジン３は、複数種の燃料による運転を可能とするように構成されており、排気装置１４は、上記エンジン３に接続され、該エンジン３の下部を通って後方に延びる排気管１４ａを有し、該排気管１４ａには、上記燃料の種類を識別するために排気ガス性状を検出する排気ガスセンサ２６が配設されており、該排気ガスセンサ２６は、上記排気管１４ａの最も低所１４ｂの部分より高所１４ａ′に配置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動二輪車に関し、詳細には、エンジンが複数種の燃料によって運転可能に構成されている場合の排気ガスセンサの配置に関する。

複数種の燃料による走行を可能にした、いわゆるフレックスフューエルビークル（以下、ＦＦＶと記す）が実用化されている。この種の車両に搭載されるフレックスフューエルエンジンは、ガソリン又はエタノールの何れでも運転可能であり、さらにガソリンとエタノールの如何なる混合割合の燃料でも運転を可能とする機能を有する（例えば非特許文献１参照）。
ＳＡＥ２００５−０１−３７７７ ところで、上記ＦＦＶでは、排気管に装着された排気ガスセンサの出力をもとに燃料噴射量のフィードバック制御を行い、燃料組成の変化に対応し、さらにこの制御量に基づいて燃料組成を学習し、フィードバック制御が行われない場合でも、この学習結果にもとづいた量の燃料を噴射供給することによりエンジン始動，運転を可能にすることが知られている。

ところで上述のエタノール又はエタノールとガソリンの混合燃料は、通常のガソリンのみの燃料より水分含有量が多く、そのため排気管の低所に水分が溜まり易い。一方、上述のフィードバック制御（以下、Ｏ₂ フィードバック制御と記す）に用いる排気ガスセンサには、エンジン始動時に排気ガス性状の検出を直ちに開始できるように、イグニッションスイッチのオンと同時に内蔵するヒータで加熱するようにしたものがある。そのため、この種の排気ガスセンサの配置構造の如何によっては、特にエンジン始動時に排気ガスセンサに上記排気管中の水分がかかることによるヒートショックを受けるおそれがある。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたもので、上述のＯ₂ フィードバック制御に用いられる排気ガスセンサのヒートショックを抑制できる自動二輪車を提供することを課題としている。

本発明は、車体フレームと、該車体フレームに搭載されたエンジンと、該エンジンに接続された排気装置とを備えた自動二輪車であって、上記エンジンは、複数種の燃料による運転を可能とするように構成されており、上記排気装置は、上記エンジンに接続され、該エンジンの下部を通って後方に延びる排気管を有し、該排気管には、上記燃料の種類を識別するために排気ガス性状を検出する排気ガスセンサが配設されており、該排気ガスセンサは、上記排気管の最も低所の部分より高所に配置されていることを特徴としている。

ここで本発明において、排気管の「最も低所の部分」とは、上述の例えばエタノールとガソリンとの混合燃料の燃焼により発生する水分が液化して溜まる部分との意味である。そして上記「最も低所の部分より高所」とは、上記溜まった水分の液面より高所との意味であり、具体的には上記低所の部分から上流側又は下流側に立ち上がっている管部分が好適である。なお、上記低所の部分を含む管の上側壁も上記高所に含まれる。

本発明によれば、排気ガスセンサを、上記排気管の最も低所の部分より高所に配置したので、排気管の低所の部分に溜まった水分が排気ガスセンサに直接かかるのを回避でき、その結果、特に排気ガスセンサが予熱されている状態でエンジンを始動した場合でも、上記水分が排気ガスセンサにかかるのを回避でき、ひいては排気ガスセンサにヒートショックが生じるのを回避できる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１ないし図７は、本発明の実施形態による排気ガスセンサ配置構造を備えた自動二輪車を説明するための図である。本実施形態でいう前後，左右とは、シートに着座した状態で見た場合の前後，左右を意味する。

図において、１は自動二輪車を示しており、該自動二輪車１は、車体フレーム２と、該車体フレーム２に搭載されたエンジン３と、該エンジン３の前壁に接続された排気装置４と、上記車体フレーム２のエンジン上方に搭載された燃料タンク５と、該燃料タンク５の後側に搭載されたシート６とを備えている。なお、５ｂは燃料タンク５の給油口５ｃを開閉するキャップである。

また上記車体フレーム２の前端のヘッドパイプ２ａによりフロントフォーク７が左右操向自在に支持されており、該フロントフォーク７の下端部には前輪８が軸支され、上端部には操向ハンドル９が固定されている。なお、１０は前輪ブレーキ装置のディスクプレート、１１はヘッドライト、１２はスピードメータである。

上記車体フレーム２は、いわゆるダブルクレードルタイプのメインフレーム２ｂを有する。このメインフレーム２ｂは、上記ヘッドパイプ２ａの上端部から後方斜め下方に延びるタンクレール部２ｃと、該タンクレール部２ｃの後端部から下方に延びるリヤアームブラケット部２ｄと、上記ヘッドパイプ２ａの下部から下方に延びさらに後方に略水平に延びて上記リヤアームブラケット部２ｄの下端部に結合されたダウンチューブ部２ｅとを有する。上記タンクレール部２ｃとリヤアームブラケット部２ｄの接続点からシートレール２ｆが後方に延びており、該シートレール２ｆの後端部とリヤアームブラケット部２ｄの途中部分とはバックステー２ｇで接続されている。

上記エンジン３は上記車体フレーム２のメインフレーム２ｂ内に搭載されている。このエンジン３は、空冷式４サイクル単気筒エンジンであり、クランクケース３ａ上にシリンダボディ３ｂ，シリンダヘッド３ｃを積層結合した概略構造を有する。上記クランクケース３ａのボス部３ｄ及びシリンダヘッド３ｃのボス部３ｅが上記メインフレーム２ｂにボルト１３で固定されている。

上記排気装置４は、上記シリンダヘッド３ｃの前壁に開口する排気ポート３ｆに接続された排気管１４と、該排気管１４の後端部に接続されたマフラ（消音器）１５とを備えている。上記排気管１４は、上記排気ポート３ｆから左右のダウンチューブ部２ｅ，２ｅ間を前側下方に屈曲しつつ下方に延びる上流側高所管部１４ａと、該上流側高所管部１４ａの下端部から後方に概ね水平に延びる最低所管部１４ｂと、該最低所管部１４ｂの後端部から後斜め上方に延びる下流側高所管部１４ｃとを有する。なお、上記最低所管部１４ｂは、上記ダウンチューブ部２ｅのエンジン３の下側を概ね水平に延びる部分の右外側面に沿うように配置されている。

上記シリンダヘッド３ｃの後壁には吸気装置１６が接続されている。この吸気装置１６は、上記後壁に開口する吸気ポート３ｇにジョイント部材１７を介して接続されたスロットルボディ１８と、該スロットルボディ１８にエアダクト１９を介して接続されたエアクリーナ２０とを有する。

上記スロットルボディ１８はスロットルバルブ１８ａを内蔵しており、該スロットルバルブ１８ａは、スロットルボディ１８内に形成され、上記ジョイント部材１７を介して上記吸気ポート３ｇに連通する吸気通路１８ｄの通路面積を制御する。上記スロットルバルブ１８ａは、弁軸１８ｂに、上記吸気通路１８ｄ内に位置する円板状の弁板１８ｃを固定したものである。上記弁軸１８ｂの外端部に固定されたプーリ１８ｅはスロットルケーブル１８ｆで上記操向ハンドル９のスロットルグリップ９ａに連結されている。

また上記スロットルボディ１８の上壁には、燃料噴射弁２１が挿入固定されている。この燃料噴射弁２１は、上記吸気ポート３ｇの燃焼室側開口を開閉する吸気弁の弁頭の裏面に向けて燃料を噴射するように配置されている。

そして本実施形態自動二輪車には、上記燃料噴射弁２１に燃料を供給する燃料供給装置２２が設けられている。この燃料供給装置２２は、上記燃料タンク５と、該燃料タンク５内に配置された燃料ポンプ２３と、該燃料ポンプ２３の吐出口２３ｃと上記燃料噴射弁２１とを連通する高圧配管２４と、該高圧配管２４の途中に介設され、本発明の燃料貯留部として機能するサブタンク２５とを有する。

上記燃料ポンプ２３は、圧力レギュレータを内蔵するタイプのもので、底部付近に形成された吸込口２３ａからフィルタ２３ｂを介して燃料を吸い込み、該燃料を燃料噴射弁２１の噴射圧力に対応した吐出圧に加圧して吐出口２３ｃから吐出するようになっている。この燃料ポンプ２３は燃料タンク５の底壁５ａに形成された開口からタンク内に挿入され、該燃料ポンプ２３のフランジ部２３ｆが、底壁５ａに植設されたボルト２３ｅ及びナット２３ｅ′により固定されている。なお、２３ｄは燃料タンク内の油面を検出するためのフロートである。上記燃料ポンプ２３は、燃料タンク５の底壁５ａにボルト締め固定されており、上記吐出口２３ｃは上記底壁５ａの下方に突出している。

上記サブタンク２５は、エンジン排気量の１０％〜４０％若しくは燃料タンク５容量の０．２〜３％程度の容量を有し、高圧配管２４と同等の耐圧性を有する樹脂製又は金属製の密閉箱状のものである。なお、サブタンク２５の内表面には、燃料中のアルコールによる腐食を防止するための表面処理が施されている。

また上記サブタンク２５には、取付ブラケット２５ａが形成され、該ブラケット２５ａがボルト２５ｂにより上記スロットルボディ１８の底部に取り付けられている。これにより、上記サブタンク２５は、スロットルボディ１８とクランクケース３ａの上面との間の空間Ａに位置している。

さらにまた上記サブタンク２５の燃料流入管２５ｃは左側壁２５ｄに接続され、燃料流出管２５ｅは右側壁２５ｆに接続されている。そして燃料流出管２５ｅには内部延長部２５ｇが形成されている。この内部延長部２５ｇの開口２５ｇ′は上記燃料流入管２５ｃの開口２５ｃ′から大きく離れた位置に配置されている。換言すれば、上記内部延長部２５ｇは、燃料流路長Ｌを燃料入口から出口までの直線距離Ｌ′より長くする流路延長構造を構成している。

上記高圧配管２４は、上記燃料ポンプ２３の吐出口２３ｃと上記サブタンク２５の燃料流入管２５ｃとを接続する上流側配管２４ａと、サブタンク２５の燃料流出管２５ｅと上記燃料噴射弁２１とを接続する下流側配管２４ｂとを有する。該下流側配管２４ｂの下流端にはコネクタ２４ｃが接続されている。該コネクタ２４ｃは上記燃料噴射弁２１の燃料流入開口に嵌合装着され、該コネクタ２４ｃのフランジ部２４ｅがボルト２４ｄにより上記スロットルボディ１８の上壁に固定されている。なお、２１ｂは燃料噴射弁２１に電源を接続するためのコネクタである。

また上記排気装置４には、排気ガス性状を検出する排気ガスセンサ２６が配設されている。この排気ガスセンサ２６は、具体的には排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ₂ センサであり、上記排気管１４の最低所管部１４ｂより高所でかつ上流側に位置する上流側高所管部１４ａに配置されている。

より詳細には、上記上流側高所管部１４ａは、上記左，右のダウンチューブ部２ｅ，２ｅの間に、かつ右側のダウンチューブ２ｅ側に少し偏位するように配置され、該ダウンチューブ部２ｅに沿うように上下方向に延びる縦管部１４ａ′を有する。上記排気ガスセンサ２６は、この縦管部１４ａ′、つまり排気ポート３ｆに近接した部分に配設されている。さらに詳細には、排気ガスセンサ２６は、平面視で、該排気ガスセンサ２６の軸線Ｃ２が、上記縦管部１４ａ′の軸線Ｃ１と直交するように、かつ該軸線Ｃ１を含み車幅方向に延びる平面Ｄより左後方に傾斜するように配設されている。

上記排気ガスセンサ２６は、検知部２６ａを有するセンサ本体２６ｂと、該センサ本体２６ｂを囲むカバー２６ｃとを有する。上記センサ本体２６ｂは上記上流側高所管部１４ａに形成されたボス部１４ｄに螺挿され、さらに上記カバー２６ｃはそのフランジ部２６ｄがボルト２６ｅにより上記ボス部１４ｄに固定されている。

本実施形態の自動二輪車１では、ガソリンのみ及びエタノールのみの燃料が使用可能であり、また如何なる混合割合でのガソリンとエタノールの混合燃料の使用も可能である。そして排気ガスセンサ２６の出力をもとに理論空燃比運転となるよう燃料噴射量を制御するＯ₂ フィードバック制御が行われる。この場合の制御量に基づいて燃料組成を学習し、Ｏ₂ フィードバック制御を行わない場合でもこの学習結果に基づいた燃料噴射が行われ、その結果燃料組成が変化した場合でもエンジンの始動，運転が可能となる。

一方、従来装置では、燃料残量が少ない時に、これまでと燃料組成が異なる燃料が給油されると、急激な燃料組成の変化に上記Ｏ₂ フィードバック制御が追従できなくなるおそれがあった。

そこで本実施形態では、燃料タンク５と燃料噴射弁２１との間に燃料貯留部として機能するサブタンク２５を設けたので、これまでと異なる燃料組成の燃料が給油された場合でも、両燃料の混合が緩やかに行われるので、燃料噴射弁２１に供給される燃料が、これまでの燃料から上記異なる種類の燃料に急激に変化するのを回避することができ、Ｏ₂ フィードバック制御において、制御ゲインを大きくすることなく制御に追従できる。

例えば図６に示すように、これまでの燃料がＥ２２（エタノール２２％，ガソリン７８％）から新規燃料Ｅ１００（エタノール１００％）に変化した場合、あるいは図７に示すように、これまでの燃料がＥ１００で新規燃料がＥ２２に変化した場合でも、両図に実線で示すように、上記サブタンク２５内において上記両燃料が徐々に混合していくので、上述のＯ₂ フィードバック制御が燃料変化に追従でき、エンジンの不調を回避できる。なお、サブタンクを備えていない場合は、図６，図７に破線で示すように、上記両燃料が急激に混合していくので、上記Ｏ₂ フィードバック制御が燃料の変化に追従できず、エンジンが不調となるおそれがある。

また上記サブタンク２５を設けるに当たり、上記燃料ポンプ２３と燃料噴射弁２１とを接続する燃料供給経路である高圧配管２４の途中にサブタンク２５を設けたので、上述のこれまでの燃料と新規の燃料との混合をより一層緩やかに行うことができ、上記Ｏ₂ フィードバック制御の燃料変化への追従がより一層容易となる。即ち、新規燃料を給油した場合でも、燃料ポンプを作動させない限り長時間経過しても両燃料はほとんど混合せず、燃料ポンプを作動させた後、徐々に混合することとなる。

また上記高圧配管２４の途中にサブタンク２５を配置したので、該サブタンク２５により燃料ポンプ２３からの高圧燃料の脈動を吸収する効果が得られる。

さらにまた上記サブタンク２５をスロットルボディ１８とクランクケース３ａとの間の空間Ａに配置したので、比較的容量の大きいサブタンク２５の配置スペースを確保し易い。即ち、従前の気化器タイプのエンジンの場合は、スロットルボディ１８とクランクケース３ａの上面との間にはフロート室が配置されていた。本実施形態では、燃料噴射タイプとしたことにより上記フロート室が不要になったためデッドスペースが生じており、このデッドスペースを利用して上記サブタンク２５を容易に配置できる。

また、上記サブタンク２５内に、燃料流路長Ｌを燃料入口から燃料出口までの直線距離Ｌ′より長くする流路延長構造を採用したので、この点からも上記両燃料の混合をより一層緩やかにできる。即ち、燃料流出管２５ｅに内部延長部２５ｇを形成し、この内部延長部２５ｇの開口２５ｇ′を上記燃料流入管２５ｃの開口２５ｃ′から大きく離れた位置に配置したので、燃料流路長Ｌが長くなっており、該サブタンク２５の容量を有効に利用して上述の両燃料を混合させることができる。ちなみに内部延長部２５ｇを設けない場合には、燃料流入管２５ｃから流入した燃料は燃料流出管２５ｅに向かって直線的に流れ易く、サブタンク２５の容量を有効に利用できないおそれがある。

また、排気ガスセンサ２６を、上記排気管１４の最も低所の部分である最低所管部１４ｂより高所に位置する上流側高所管部１４ａに配置したので、最低所管部１４ｂに溜まった水が排気ガスセンサ２６に直接かかるのを回避でき、その結果、特に排気ガスセンサ２６が予熱されている状態でエンジンを始動した場合でも、上記水が排気ガスセンサ２６にかかるのを回避でき、ひいては該排気ガスセンサ２６がヒートショックで破損するのを回避できる。

また排気ガスセンサ２６を上記溜まった水より高所でかつ上流側に位置する上流側高所管部１４ａに配設したので、水がかかるのをより一層確実に防止でき、ひいてはヒートショックを防止できる。

さらに詳細には、上記排気ガスセンサ２６を上記左，右のダウンチューブ部２ｅ，２ｅ間に配置された縦管部１４ａ′に配設したので、該排気ガスセンサ２６を例えば転倒時の衝撃から保護できる。またこの場合に、縦管部１４ａ′が右側のダウンチューブ２ｅ側に少し偏位している点を利用して、排気ガスセンサ２６を左後方に傾斜させて配置したので、配置スペースを容易に確保できる。

上記排気ガスセンサ２６を、該排気ガスセンサの検知部２６ａの軸線Ｃ２が排気管の軸線Ｃ１に直交するよう配置したので、排気ガス性状の検出精度を高めることができる。即ち、上述のように配置したことにより、上記センサ本体２６ｂの検知部２６ａ部分に形成された孔２６ｆから排気ガスが内部に進入し易くなり、ひいては排気ガスが検知部２６ａに確実に接触し、その結果検出精度が高くなる。

また、排気ガスセンサ２６を縦管部１４ａ′に配置することにより、排気ポート３ｆに近接させたので、排気ガスが高温のまま排気ガスセンサ２６に達することとなる。そのため排気ガスセンサ２６を短時間で活性化させることができ、エンジン始動後の早い段階でＯ₂ フィードバック制御を行うことができる。

ここで上記実施形態では、排気ガスセンサ２６をエンジンに近い側、つまり上記最低所管部１４ｂより上流側に位置する上流側高所管部１４ａに配置したが、図１に二点鎖線で変形例を示すように、エンジンから遠い側、つまり上記最低所管部１４ｂより下流側に位置する下流側高所管部１４ｃに排気ガスセンサ２６′を配設しても良い。

このように構成した場合には、排気ガスセンサ２６′がエンジンから離れているので、エンジンからの熱による損傷を受けることがなく、寿命を延長できる。 さらにまた上記実施形態，変形例では、排気ガスセンサ２６，２６′を、上記排気管１４の最も低所の部分より高所に配置する場合の具体例として、最低所管部１４ｂより高所に位置する上流側高所管部１４ａ，下流側高所管部１４ｃに配置した場合を説明したが、本発明における、「排気管の最も低所の部分より高所に配置する」には、上記最低所管部１４ｂ内において、水分が溜まる底面より高い位置、つまり該最低所管部１４ｂの上壁面に配置する場合も含まれる。

具体的には、図８に示すように、排気管１４の軸線Ｃ１を通る水平線Ｃ４より上側に排気ガスセンサ２６を配置すれば良い。このようにした場合も、該排気管１４の底部に溜まっている水Ｗが検知部２６ａにかかり難く、ヒートショック抑制効果が得られる。

なお、排気ガスセンサ２６の配置位置については、上記実施形態に限定されるものではなく、図５に示すように、縦管部１４ａ′の軸線Ｃ１を含む車幅方向に延びる平面Ｄに対して前方又は後方の領域Ｅ１及びＥ２に配置することができる。

また上記実施形態では、排気管のダウンチューブ部に沿った縦管部に排気ガスセンサを配置した例を説明したが、本発明の縦管部は必ずしもダウンチューブ部に沿うように配置されているものに限定されない。例えば、車両後部において上方に立ち上がるように配置された縦管部に排気ガスセンサを配設しても良い。

本発明の実施形態による自動二輪車の右側面図である。 上記実施形態におけるサブタンクの配置図である。 上記サブタンクの側面図である。 上記実施形態における排気ガスセンサの配置状態を示す断面側面図である。 上記排気ガスセンサの配置状態を示す断面平面図である。 上記実施形態の作用効果を説明するための時間経過に伴う燃料の混合状態を示す図である。 上記実施形態の作用効果を説明するための時間経過に伴う燃料の混合状態を示す図である。 上記排気ガスセンサの配置状態の変形例を示す断面正面図である。

符号の説明

１ 自動二輪車
２ 車体フレーム
２ｅ ダウンチューブ部
３ エンジン
４ 排気装置
１４ 排気管
１４ａ 上流側高所管部
１４ａ′ 縦管部
１４ｂ 最低所管部（排気管の最も低所の部分）
１４ｃ 下流側高所管部
２６ 排気ガスセンサ
２６ａ検知部
４５ａ 隔壁（流路延長構造）
Ｃ１ 排気管の軸線（縦管部の軸線）
Ｃ２ 検知部の軸線
Ｄ 縦管部の軸線を含み車幅方向に延びる平面

Claims (9)

1. 車体フレームと、該車体フレームに搭載されたエンジンと、該エンジンに接続された排気装置とを備えた自動二輪車であって、
   上記エンジンは、複数種の燃料による運転を可能とするように構成されており、上記排気装置は、上記エンジンに接続され、後方に延びる排気管を有し、該排気管には、上記燃料の種類を識別するために排気ガス性状を検出する排気ガスセンサが配設されており、該排気ガスセンサは、上記排気管の最も低所の部分より高所に配設されていることを特徴とする自動二輪車。
2. 請求項１において、上記排気管は、最も低所に位置する最低所管部と、該最低所管部より高所に位置する高所管部とを有し、上記排気ガスセンサは、高所管部に配設されていることを特徴とする自動二輪車。
3. 請求項２において、上記排気ガスセンサは、上記排気管の上記最低所管部より上流側に位置する上流側高所管部に配設されていることを特徴とする自動二輪車。
4. 請求項２において、上記排気ガスセンサは、上記排気管の上記最低所管部より下流側に位置する下流側高所管部に配設されていることを特徴とする自動二輪車。
5. 請求項１において、上記排気ガスセンサは、該排気ガスセンサの検知部が排気管の軸線より上側に位置するよう配設されていることを特徴とする自動二輪車。
6. 請求項１において、上記排気管は、上下方向に延びる縦管部を有し、上記排気ガスセンサは該縦管部に配設されていることを特徴とする自動二輪車。
7. 請求項５において、上記縦管部は、上記車体フレームのエンジン前側を上下方向に延びるダウンチューブ部に沿うように配設されていることを特徴とする自動二輪車。
8. 請求項７において、上記縦管部は、上記車体フレームのエンジン前側を上下方向に延びる左，右のダウンチューブ部の間に、かつ該左，右のダウンチューブ部に沿うように配置されており、上記排気ガスセンサは、上記縦管部の軸線を含み車幅方向に延びる平面対して前方又は後方に傾斜するように配置されていることを特徴とする自動二輪車。
9. 請求項１ないし８の何れかにおいて、上記排気ガスセンサは、該排気ガスセンサの検知部の軸線が排気管の軸線に直交するよう配置されていることを特徴とする自動二輪車。

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