JP2008280995A - 自動二輪車 - Google Patents
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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
【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。
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。
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
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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