JP2009091999A - 排気浄化装置および鞍乗型車両 - Google Patents

Abstract

【課題】排気チャンバ内に導入された排気が本来の流路を通らずに大気に排出されることを抑制できる排気浄化装置を提供する。
【解決手段】排気チャンバ３０は、第１開口４０ｄが形成された第１外殻部材４０と、第２開口５０ｄが形成され、該第２開口５０ｄの縁の一部５０ｅが第１開口５０ｄの縁４０ｅの一部に接合される第２外殻部材５０と、第３開口６０ｄが形成され、該第３開口６０ｄの縁の一部６０ｅが第１開口４０ｄの縁４０ｅの残部に接合されるとともに、該第３開口６０ｄの縁の残部６０ｆが第２開口５０ｄの縁の残部５０ｆに接合される第３外殻部材６０と、第１外殻部材４０と第２外殻部材５０との間に支持される隔壁部材７２と、を備え、隔壁部材の外周縁７２ａと、第１外殻部材４０の内面または第２外殻部材５０の内面との間には、少なくとも部分的に溶接等の閉塞処理が施される。
【選択図】図６

Description

本発明は、排気浄化装置および鞍乗型車両に関する。

鞍乗型車両に適用される排気浄化装置には、エンジンから排出された排気を浄化する排気チャンバを備えるものがある。この排気チャンバ内には、隔壁によって仕切られた複数の膨張室が形成されるとともに、膨張室同士が連通されることで、排気の流路が形成される。また、排気チャンバ内を流通する排気は、流路中に配された触媒によって浄化される。
特開平５−１８７２１７号公報

ところで、排気チャンバの外殻の内側に設けられる隔壁は、外殻の外面側から、隔壁の外周縁に対応する数箇所にスポット溶接が施されることによって、外殻の内面に接合されることが多い。

しかしながら、この場合、隔壁の外周縁と外殻の内面との接合箇所が飛び飛びとなるため、隔壁の外周縁と外殻の内面との間に隙間が生じてしまい、排気チャンバ内に導入された排気が、本来の流路を通らずに大気に排出されてしまう虞がある。

本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであり、排気チャンバ内に導入された排気が本来の流路を通らずに大気に排出されることを抑制できる排気浄化装置および鞍乗型車両を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の排気浄化装置は、エンジンからの排気が導入される排気チャンバを備える排気浄化装置であって、前記排気チャンバは、第１の開口が形成された第１外殻部材と、第２の開口が形成され、該第２の開口の縁の一部が前記第１の開口の縁の一部に接合される第２外殻部材と、第３の開口が形成され、該第３の開口の縁の一部が前記第１の開口の縁の残部に接合されるとともに、該第３の開口の縁の残部が前記第２の開口の縁の残部に接合される第３外殻部材と、前記第１外殻部材と前記第２外殻部材との間に支持される隔壁部材と、を備え、前記隔壁部材の外周縁と、前記第１外殻部材の内面または第２外殻部材の内面との間には、少なくとも部分的に閉塞処理が施される、ことを特徴とする。

また、本発明の鞍乗型車両は、上記排気浄化装置を備える鞍乗型車両である。鞍乗型車両は、例えば、自動二輪車（スクータを含む）、四輪バギー（全地形型車両）、スノーモービル等である。

本発明によれば、隔壁部材の外周縁と第１外殻部材または第２外殻部材の内面との間に、第３外殻部材の側から閉塞処理を施すことができるので、排気チャンバ内に導入された排気が本来の流路を通らず大気に排出されることを抑制できる。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１に、本発明の鞍乗型車両の一実施形態に係る自動二輪車１の側面図を示す。図２に、本発明の排気浄化装置の一実施形態に係る排気浄化装置２０の側面図を示す。図３に、排気浄化装置２０の平面図を示す。

また、図４に、排気チャンバ３０の拡大側面図を示す。図５に、排気チャンバ３０の拡大平面図を示す。図６に、図５におけるVI−VI線の断面図を示す。図７に、図５におけるVII−VII線の断面図を示す。なお、図６の断面図では、排気導入管３２ｃを省略するとともに、排気チャンバ３０の一部部材（第３外殻部材６０）を取り外した状態を示している。

図１に示すように、自動二輪車１は、ツインスパー型の車体フレーム２を有している。この車体フレーム２は、前端部にヘッドパイプ２ａを有し、このヘッドパイプ２ａには、前斜め下方に延びたフロントフォーク３が支承されている。フロントフォーク３の下端部には前車輪４が軸支され、上端部にはハンドル５が取り付けられている。

また、車体フレーム２は、ヘッドパイプ２ａから後斜め下方に延びたメインフレーム２ｂを有し、このメインフレーム２ｂの後端部には、ピボット軸６によって、前後方向に延びたリヤアーム７が支承されている。リヤアーム７の後端部には、後車輪８が軸支されている。

車体中央部に配置されたエンジン１０は、メインフレーム２ｂに懸架されている。このエンジン１０は、前側の左右２気筒と後側の左右２気筒とがＶバンクを為すように設けられた、４サイクルＶ型４気筒エンジンである。

また、エンジン１０のシリンダヘッド１２ｆ，１２ｂには、排気チャンバ３０を備えた排気浄化装置２０が接続されており、エンジン１０の各気筒からの排気が排気浄化装置２０に導入されている。この排気浄化装置２０は、エンジン１０から排出された排気を排気チャンバ３０内で浄化して排出する。

図２および図３に示すように、排気浄化装置２０は、エンジン１０から排出された排ガスを排気チャンバ３０に導入するための排気管２２，２３，２４，２５を有している。

このうち、排気管２２，２３の各上流端は、エンジン１０の前側シリンダヘッド１２ｆに設けられた左右気筒の排気ポート（不図示）にそれぞれ接続されている。これら排気管２２，２３は、前側シリンダヘッド１２ｆから下方に延び、その後略水平に後方に延びて、排気チャンバ３０の排気導入管３２，３３にそれぞれ接続されている。また、排気管２２，２３の中途部、すなわち略水平に延びる部分は連通管２１により連通されている。

他方、排気管２４，２５は、エンジン１０の後側シリンダヘッド１２ｂに設けられた左右気筒の排気ポート（不図示）にそれぞれ接続されている。これら排気管２４，２５は、後側シリンダヘッド１２ｂから下方に延びて、排気チャンバ３０の排気導入管３４，３５（図５参照）にそれぞれ接続されている。

また、排気浄化装置２０は、排気チャンバ３０から排出された排ガスが導入されるマフラ２６，２７を有している。これらマフラ２６，２７は、排気チャンバ３０の車両前後方向における略中央の左右両側部に設けられた排気排出管３６，３７にそれぞれ接続されている。

図４乃至図７に示すように、排気チャンバ３０は、扁平箱状のチャンバ外殻３１を有している。このチャンバ外殻３１は、第１外殻部材４０、第２外殻部材５０および第３外殻部材６０の各縁部が互いに溶接されてなる。第１外殻部材４０はチャンバ外殻３１の上半分を構成し、第２外殻部材５０はチャンバ外殻３１の下半分のうち、車両後方側の部分を構成する。また、第３外殻部材６０はチャンバ外殻３１の下半分のうち、車両前方側の部分を構成する。

まず、第１外殻部材４０は、チャンバ外殻３１の上半部を為す椀状の形状を有し、その外殻４０ａには、下方に向けて大きく開口した開口（第１の開口）４０ｄが形成されている（図６参照）。また、開口４０ｄの周縁４０ｅは、外方に延びるフランジ状に形成されている。さらに、外殻４０ａの内面には、グラスウール等で構成された遮音材４０ｃが張り巡らされており、第１外殻部材４０は、この遮音材４０ｃを被覆支持するよう内面側に溶接された内壁４０ｂを備えている。

第２外殻部材５０は、その外殻５０ａに、上方から前方に亘って開口した開口（第２の開口）５０ｄが形成されている。この開口５０ｄの縁は、上縁５０ｅと側縁５０ｆとで構成される。このうち、上縁５０ｅは外方に延びるフランジ状に形成されており、第１外殻部材４０の開口４０ｄの周縁４０ｅにおける後半部に対応する形状を有している。そして、上縁５０ｅと周縁４０ｅの後半部とが突き合わされて外方から溶接されている。外殻５０ａの内面にも、グラスウール等で構成された遮音材５０ｃが張り巡らされており、第２外殻部材５０も、この遮音材５０ｃを被覆支持するよう内面側に溶接された内壁５０ｂを備えている。

第３外殻部材６０は、その外殻６０ａに、上方から後方に亘って開口した開口（第３の開口）６０ｄが形成されている。この開口６０ｄの縁は、上縁６０ｅと側縁６０ｆとで構成される。このうち、上縁６２ｅは外方に延びるフランジ状に形成されており、第１外殻部材４０の開口４０ｄの周縁４０ｅにおける前半部に対応する形状を有している。そして、上縁６０ｅと周縁４０ｅの前半部とが突き合わされて外方から溶接されている。他方、側縁６０ｆは、第２外殻部材５０の開口５０ｄの側縁５０ｆに対応する形状を有しており、側縁６０ｆと側縁５０ｆとは間隔をおいて向き合うようになっている。後述するように、側縁６０ｆ及び側縁５０ｆは、いずれもチャンバ外殻３１の内部に配置される隔壁部材７２の外周縁７２ａに溶接され、これにより側縁６０ｆ及び側縁５０ｆは隔壁部材７２を介して間接的に接合される。また、外殻６０ａの内面にも、グラスウール等で構成された遮音材６０ｃが張り巡らされており、第３外殻部材６０も、この遮音材６０ｃを被覆支持するよう内面側に溶接された内壁６０ｂを備えている。

ここで、第２外殻部材５０と第３外殻部材６０の組は、チャンバ外殻３１の下半部を為す椀状の形状を有する。すなわち、チャンバ外殻３１は、第２外殻部材５０および第３外殻部材６０は、いずれも第１外殻部材４０に対して上下方向に接合されており、また、第２外殻部材５０と第３外殻部材６０とは前後方向に接合されている。

チャンバ外殻３１のうち、第１外殻部材４０の前側上部に車幅方向に並ぶよう形成された開口４０ｐ，４０ｑには、排気導入管３４，３５がそれぞれ溶接されている。また、中央両側部に形成された開口４０ｔ，４０ｕには、排気排出管３６，３７がそれぞれ溶接されている。

さらに、排気導入管３２は、第１外殻部材４０の開口４０ｄの周縁４０ｅと第３外殻部材６０の開口６０ｄの上縁６０ｅとにそれぞれ形成された凹所４０ｒ，６０ｒの間に挟み込まれるように配されており（図６参照）、上半部が第１外殻部材４０の凹所４０ｒに、下半部が第３外殻部材６０の凹所６０ｒにそれぞれ溶接されている。排気導入管３３も同様にして、第１外殻部材４０の周縁４０ｅに形成された凹所４０ｓと第３外殻部材６０の上縁６０ａに形成された凹所（図示せず）との間に挟まれるようにして、両者に溶接されている。

また、第１外殻部材４０には、右前側上部に、排気チャンバ３０内の排気の酸素濃度を検出するための酸素濃度検出センサ９９（図２参照）が挿入されるセンサ挿入口３９が設けられている。

また、第１外殻部材４０の中央上部には、車幅方向の左右に上方に延びるブラケット４４，４５が溶接されており、さらに第３外殻部材６０の前端部には、前方に延びるブラケット６１が溶接されている。これらブラケット４４，４５，６１は、上記メインフレーム２ｂに対して直接又は間接に固定される。

次に、図５および図６に示すように、チャンバ外殻３１の内部空間は、車両前後方向に略平行に並ぶ２つの隔壁部材７２，７４により仕切られ、車両前方から順に３つの膨張室１００，２００，３００が区画されている。

前側の隔壁部材７２よりも前方（すなわち、第３外殻部材６０の側）には、第１膨張室１００が区画されている。排気導入管３２〜３５は、いずれも隔壁部材７２よりも前方でチャンバ外殻３１に接続されており、第１膨張室１００には、排気導入管３２〜３５により、エンジン１０からの排気が直接導入される。

さらに、後側の隔壁部材７４よりも後方には、第２膨張室２００が区画されており、前側の隔壁部材７２と後側の隔壁部材７４との間には、第３膨張室３００が区画されている。排気排出管３６，３７は、いずれも隔壁部材７２，７４の間でチャンバ外殻３１に接続されており、第３膨張室３００の内部の排気は、排気排出管３６，３７により外部に排出され、マフラ２６，２７に導入される。

次に、隔壁部材７２，７４には、第１膨張室１００と第２膨張室２００とを第３膨張室３００を介さずに直接連通させる２つの連通管８２，８４が貫通支持されている。これら連通管８２，８４は、チャンバ外殻３１の内部空間の車幅方向左側と中央とに配され、前端側が隔壁部材７２に形成された開口周縁にそれぞれ接合支持され、後端側が隔壁部材７４に形成された開口周縁にそれぞれ接合支持される。

これら連通管８２，８４の内側には、管内を流通する排気を浄化するための触媒９０が配されている。これにより、排気導入管３２，３３，３４，３５から第１膨張室１００に導入された排気は、連通管８２，８４を通り、触媒９０により浄化されて、第２膨張室２００へ導入される。

また、隔壁部材７４における車幅方向右側に形成された開口には、第２膨張室２００と第３膨張室３００とを連通させる連通管８６が接合されている。この連通管８６の入口部分には、通路面積可変バルブ９４が設けられており、排気の流量が制御される。

触媒９０により浄化された排気は、第２膨張室２００に導入された後、連通管８６を通って第３膨張室３００へ導入され、その後、排気排出管３６，３７から排出される。排気排出管３６，３７から排出された排気は、マフラ２６，２７に導入されて、その後大気に排出される。

排気チャンバ３０において、隔壁部材７２は触媒９０による浄化がされていない排気が導入・保持される第１膨張室１００を区画するものであり、隔壁部材７２と第１外殻部材４０との間、および隔壁部材７２と第２外殻部材５０との間は、いずれも気密に接合されることが望ましい。そこで本実施形態では、第１膨張室１００を区画する外殻の一部を第３外殻部材６０として別体として、本排気浄化装置３０の製造時には、隔壁部材７２の外周縁７２ａの全周に亘って第１外殻部材４０および第２外殻部材５０に溶接した後、これを第１外殻部材４０および第２外殻部材５０に接合するようにしている。

すなわち、製造時においては、外殻４０ａに内壁４０ｂおよび遮音材４０ｃを取り付けて第１外殻部材４０を用意するとともに、外殻５０ａに内壁５０ｂおよび遮音材５０ｃを取り付けて第２外殻部材５０を用意する。連通管８２，８４を隔壁部材７２，７４に溶接するとともに，連通管８６を隔壁部材７４に溶接してなる隔壁構造も用意して、第１外殻部材４０と第２外殻部材５０との間に該隔壁構造を挟んで仮組み（仮保持）する。その状態で、第１外殻部材４０の外面側および第２外殻部材５０の外面側から隔壁部材７４の外周縁７４ａに向けてスポット溶接を施すことにより、隔壁部材７４を第１外殻部材７４および第２外殻部材５０に固定する（図６の矢印Ｗ３）。

さらに、第３外殻部材６０が取り付けられる予定の箇所から溶接用トーチの先端を差し入れて、第１外殻部材４０の内面、より具体的には内壁４０ｂの内面と隔壁部材７２の外周縁７２ａとをアーク溶接により接合する（図６および図７の矢印Ｗ１）。このとき、隔壁部材７２は、その外周縁７２ａが第２外殻部材の側縁５０ｆに沿うよう、具体的には平面視で両者が重なるところまで、第３外殻部材６０側に寄せて配置されているので、溶接用トーチの先端が溶接箇所に届きやすく、作業が容易化されている。

その後、第３外殻部材６０の上縁６０ｅを第１外殻部材４０の周縁４０ｅの前半部に外方からアーク溶接する。さらに、上述のように隔壁部材７２の外周縁７２ａは平面視で第２外殻部材５０の側縁５０ｆと重なっており、さらに、第３外殻部材６０の仮組み状態では、第３外殻部材６０の側縁６０ｆと第２外殻部材５０の側縁５０ｆとは僅かな距離ｄだけ隙間があいている。このため、この隙間から隔壁部材７２の外周縁７２ａが露呈している。そこで、この隙間に対してアーク溶接を外方から施すことで、第３外殻部材６０の側縁６０ｆと隔壁部材７２の外周縁７２ａとを溶接するとともに、第２外殻部材５０の側縁５０ｆと隔壁部材７２の外周縁７２ａとを溶接する（図６および図７の矢印Ｗ２）。こうして、隔壁部材７２の外周縁７２ａを全周にわたり外殻部材４０，５０，６０と溶接することができる。この結果、隔壁部材７２の外周縁７２ａと、第１外殻部材４０の内面および第２外殻部材５０の内面との隙間が閉塞され、第１膨張室１００は気密に区画される。

なお、上記全周溶接は、本発明に係る閉塞処理の一例である。閉塞処理は、例えば、隔壁部材７２の外周縁７２ａと、第１外殻部材４０の内面または第２外殻部材５０の内面とをろう接してもよいし、接着剤などで接着してもよく、両者の隙間を閉塞する処理であれば、特には限定されない。

以上に説明した本実施形態によれば、前側の隔壁部材７２の外周縁７２ａが、全周に亘って第１外殻部材４０および第２外殻部材５０に溶接されているので、第１膨張室１００から第３膨張室３００への排気の漏れ出しを抑制できる。その結果、第１膨張室１００に導入された排気を、本来の流路である連通管８２，８４を流通させて、触媒９０により浄化することができる。

特に、第１膨張室１００と隔壁部材７２を隔てて隣り合う第３膨張室３００には、排気排出管３６，３７が接続されていることから、隔壁部材７２の外周縁７２ａを全周溶接することで、浄化されていない排気が第３膨張室３００に漏れ出し、そのまま外部へ排出されてしまうことを抑制できる。

また、本実施形態では、チャンバ外殻３１の上半部を為す第１外殻部材４０に、排気導入管３２〜３５および排気排出管３６，３７が接合されている（但し、排気導入管３２，３３は上半部のみ）。このため、これらの位置精度が第１外殻部材４０において確保されるので、後から取り付けられる第３外殻部材６０に厳格な位置精度を要求せずとも、排気浄化装置３０を自動二輪車１に取り付けることが容易となる。

また、本実施形態では、チャンバ外殻３１が扁平箱状の形状を有していることから、その内部に配される隔壁部材７２の外周縁７２ａは、図７に示すように、第１外殻部材４０の内面および第２外殻部材５０の内面の形状に対応した扁平形状を有している。このような扁平形状の場合、例えば円形状の場合と比して、隔壁部材７２の外周縁７２ａと、外殻部材４０，５０の内面との間に隙間が生じやすいが、本実施形態では、第１膨張室１００の区画壁の一部を第３外殻部材６０として別体として、それを隔壁部材７２の溶接後に第１外殻部材４０および第２外各部材５０に接合するようにしたので、隔壁部材７２の外周縁７２ａを全周溶接することが可能となり、そのような隙間を閉塞することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形実施が可能である。例えば、以上の説明では第１膨張室１００の下側隔壁を第３外殻部材６０として別部材とし、そこから閉塞処理を施すようにしたが、上側隔壁、つまり第１外殻部材４０の前側部分を別部材として、そこから閉塞処理を施すようにしてもよい。また、第３外殻部材６０の取付箇所から溶接用トーチを差し入れて、チャンバ外殻３１の内側から隔壁部材７２の外周縁７２ａの全周にわたりアーク溶接を施すようにしてもよい。

本発明の鞍乗型車両の一実施形態に係る自動二輪車の側面図である。 本発明の排気浄化装置の一実施形態に係る排気浄化装置の側面図である。 排気浄化装置の平面図である。 排気チャンバの拡大側面図である。 排気チャンバの拡大平面図である。 図５におけるVI−VI線の断面図である。 図５におけるVII−VII線の断面図である。

符号の説明

１ 自動二輪車（鞍乗型車両の一例）、２ 車体フレーム、３ フロントフォーク、４ 前車輪、５ ハンドル、６ ピボット軸、７ リヤアーム、８ 後車輪、１０ エンジン、１２ｆ，１２ｂ シリンダヘッド、２０ 排気浄化装置、２２〜２５ 排気管、２６，２７ マフラ、３０ 排気チャンバ、３１ チャンバ外殻、３２〜３５ 排気導入管、３６，３７ 排気排出管、４０ 第１外殻部材、４０ｄ 開口（第１の開口）、４０ｅ 周縁、５０ 第２外殻部材、５０ｄ 開口（第２の開口）、５０ｅ 上縁（縁の一部）、５０ｆ 側縁（縁の残部）、６０ 第３外殻部材、６０ｄ 開口（第３の開口）、６０ｅ 上縁（縁の一部）、６０ｆ 側縁（縁の残部）、７２ 隔壁部材、７２ａ 外周縁、７４ 隔壁部材、８２〜８６ 連通管、９０ 触媒、９４ 通路面積可変バルブ、９９ 酸素濃度検出センサ、１００ 第１膨張室、２００ 第２膨張室、３００ 第３膨張室。

Claims (10)

1. エンジンからの排気が導入される排気チャンバを備える排気浄化装置であって、
   前記排気チャンバは、
   第１の開口が形成された第１外殻部材と、
   第２の開口が形成され、該第２の開口の縁の一部が前記第１の開口の縁の一部に接合される第２外殻部材と、
   第３の開口が形成され、該第３の開口の縁の一部が前記第１の開口の縁の残部に接合されるとともに、該第３の開口の縁の残部が前記第２の開口の縁の残部に接合される第３外殻部材と、
   前記第１外殻部材と前記第２外殻部材との間に支持される隔壁部材と、
   を備え、
   前記隔壁部材の外周縁と、前記第１外殻部材の内面または第２外殻部材の内面との間には、少なくとも部分的に閉塞処理が施される、
   ことを特徴とする排気浄化装置。
2. 請求項１に記載の排気浄化装置において、
   前記第２外殻部材及び前記第３外殻部材は、いずれも前記第１外殻部材と上下方向に接合される、
   ことを特徴とする排気浄化装置。
3. 請求項１に記載の排気浄化装置において、
   前記隔壁部材は、前記第２の開口の縁の前記残部に沿うようにして、前記第１外殻部材と前記第２外殻部材との間に支持される、
   ことを特徴とする排気浄化装置。
4. 請求項１に記載の排気浄化装置において、
   前記隔壁部材は、前記排気チャンバの内部空間のうち、前記第３外殻部材の側を膨張室として区画し、
   前記排気浄化装置は、前記エンジンからの排気を前記膨張室に導入する排気導入管を更に備える、
   ことを特徴とする排気浄化装置。
5. 請求項４に記載の排気浄化装置において、
   前記排気導入管は、少なくとも一部が前記第１外殻部材に接合される、
   ことを特徴とする排気浄化装置。
6. 請求項５に記載の排気浄化装置において、
   前記排気導入管は、少なくとも一部が前記第３外殻部材にも接合される、
   ことを特徴とする排気浄化装置。
7. 請求項１に記載の排気浄化装置において、
   前記隔壁部材の外周縁は、前記第１外殻部材の内面および前記第２外殻部材の内面の形状に対応した扁平形状を有する、
   ことを特徴とする排気浄化装置。
8. 請求項４に記載の排気浄化装置において、
   前記排気チャンバの内部空間には前記膨張室とは別の膨張室が形成され、
   前記隔壁部材には、前記膨張室と前記別の膨張室とを連通させる連通管が取り付けられる、
   ことを特徴とする排気浄化装置。
9. 請求項４に記載の排気浄化装置において、
   前記排気チャンバから排気を排出するための排気排出管を更に備え、
   前記排気チャンバの内部空間には、前記排気排出管により内部の排気が排出される、前記膨張室とは別の膨張室が形成され、
   前記膨張室と前記別の膨張室とが前記隔壁部材を介して隣り合う、
   ことを特徴とする排気浄化装置。
10. 請求項１ないし７の何れかに記載の排気浄化装置を備える鞍乗型車両。

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