JP2010101279A - Exhaust device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動二輪車のような車両に搭載されてエンジンからの排気ガスを浄化して排出する排気装置に関するものである。 The present invention relates to an exhaust device that is mounted on a vehicle such as a motorcycle and purifies exhaust gas from an engine and discharges the exhaust gas.
従来、4気筒エンジンにおいて、排気管を2本ずつ集合し、4本から2本へ、2本から1本へと段階を経て集合するものがある。このような集合形態において、触媒コンバータを2本の区域に配置すると、触媒コンバータが2つ必要になり、構造の複雑化および高コスト化を招く。また、同じ触媒コンバータの位置で排気管を1本に集合して、触媒コンバータを1つにすると、排気管2本の区域が触媒コンバータの上流側で終了して短くなるため、エンジンの出力特性、特に中速域の出力が低下する。そこで、触媒コンバータに隔壁を設け、触媒の数を増やすことなく実質的に排気管2本区域を延長してエンジンの中速域の性能を確保したものがある(特許文献1)。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a four-cylinder engine, there are ones that collect two exhaust pipes and collect them in stages from four to two and from two to one. In such a collective form, when the catalytic converters are arranged in two sections, two catalytic converters are required, resulting in a complicated structure and high cost. Also, if one exhaust pipe is gathered at the same catalytic converter position and one catalytic converter is used, the area of the two exhaust pipes ends on the upstream side of the catalytic converter and becomes shorter. Especially, the output in the middle speed range is lowered. In view of this, there is a type in which a partition wall is provided in the catalytic converter, and the performance of the middle speed region of the engine is ensured by substantially extending the two exhaust pipes without increasing the number of catalysts (Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1の排気装置では、エンジン高速域のパワー不足感があり、ライダーのフィーリングに改善の余地がある。 However, the exhaust device of Patent Document 1 has a feeling of power shortage in the engine high speed region, and there is room for improvement in rider's feeling.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、排気管2本の区域の長さを維持してエンジン中速域での性能を確保しつつ、エンジン高速域でのライダーのフィーリングを向上させることができる車両の排気装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and maintains the length of the two exhaust pipes to ensure the performance in the middle speed range of the engine while improving the rider's feeling in the high speed range of the engine. It is an object of the present invention to provide an exhaust device for a vehicle that can be used.
上記目的を達成するために、本発明に係る車両の排気装置は、車両に搭載された4気筒エンジンからの排気ガスを排出する排気装置であって、前記エンジンの各気筒に一つずつ接続されて排気通路の一部を形成する4つの排気管と、前記4つの排気管の下流端部に接続され、区画された4つの通路を有する区画排気管部と、前記区画排気管部の出口よりも下流側の排気通路を2つの通路部分に区画する仕切り部材とを備え、前記仕切り部材は、排気ガスの流れ方向から見て、前記区画排気管部の出口を縦横に区画する隔壁と重合しないように設定されている。ここで、「縦横に区画する」とは、縦・横または斜めに(鉛直、水平には限定されない)2つずつ並んだ4つの通路に区画することである。 In order to achieve the above object, an exhaust system for a vehicle according to the present invention is an exhaust system that exhausts exhaust gas from a four-cylinder engine mounted on the vehicle, and is connected to each cylinder of the engine one by one. Four exhaust pipes forming a part of the exhaust passage, a compartment exhaust pipe portion connected to the downstream end of the four exhaust pipes and having four compartments, and an outlet of the compartment exhaust pipe portion And a partition member that divides the downstream exhaust passage into two passage portions, and the partition member does not overlap with the partition that partitions the outlet of the partition exhaust pipe portion vertically and horizontally when viewed from the flow direction of the exhaust gas. Is set to Here, “divide vertically and horizontally” means to divide into four passages arranged two by two vertically, horizontally, or diagonally (not limited to vertical and horizontal).
この構成によれば、区画排気管部の出口よりも下流側の排気通路を2つの通路部分に区画する仕切り部材が、排気ガスの流れ方向から見て、前記区画排気管部の出口を縦横に区画する隔壁と重合しないように設定されているので、排気管2本の区域の長さを維持してエンジン中速域での出力向上を確保しつつ、排気管2本の区域において4つの出口からの排気ガスの適度な混合が行われて、エンジン高速域でのパワー不足感が解消され、ライダーのフィーリングを向上させることができる。 According to this configuration, the partition member that divides the exhaust passage downstream of the outlet of the compartment exhaust pipe portion into two passage portions has the outlet of the compartment exhaust pipe portion vertically and horizontally as seen from the flow direction of the exhaust gas. Since it is set so as not to overlap with the partition walls, the length of the two exhaust pipes is maintained, and the output in the engine middle speed range is secured, while the four outlets in the two exhaust pipes are secured. The exhaust gas from the engine is moderately mixed to eliminate the feeling of power shortage at high engine speeds and improve the rider's feeling.
本発明において、前記仕切り部材は平板からなり、前記区画排気管部の出口における隣接する前記排気管を2つずつ含む第1および第2の排気管対を区画するほぼ平坦な隔壁に対して、横断面の中心まわりに所定角度回転した位置にあることが好ましい。この構成によれば、簡単な構成で、第1の排気管対の排気ガスと第2の排気管対の排気ガスとを混合させることができる。 In the present invention, the partition member is formed of a flat plate, with respect to the substantially flat partition wall that partitions the first and second exhaust pipe pairs including two of the adjacent exhaust pipes at the outlet of the partition exhaust pipe part, It is preferably at a position rotated by a predetermined angle around the center of the cross section. According to this configuration, the exhaust gas of the first exhaust pipe pair and the exhaust gas of the second exhaust pipe pair can be mixed with a simple configuration.
本発明において、前記所定角度は3〜18°であることが好ましい。3°未満であると、混合が促進されず、18°を超えると、混合が進みすぎて2本区域を設けることの効果である中速域での出力向上が達成し難い。 In the present invention, the predetermined angle is preferably 3 to 18 °. When the angle is less than 3 °, mixing is not promoted. When the angle exceeds 18 °, the mixing proceeds so much that it is difficult to achieve output improvement in the medium speed range, which is an effect of providing two zones.
本発明において、前記区画排気管部の出口と、前記仕切り部材の上流端部との間に隙間が存在することが好ましい。この構成によれば、前記隙間を排気ガスが通ることにより排気ガスの混合がさらに促進され、エンジン高速域でのライダーのフィーリングをより向上させることができる。 In this invention, it is preferable that a clearance gap exists between the exit of the said division | segmentation exhaust pipe part, and the upstream end part of the said partition member. According to this configuration, the exhaust gas can be further mixed by passing the exhaust gas through the gap, and the rider's feeling in the engine high speed region can be further improved.
本発明において、さらに、前記区画排気管部よりも下流側に配置された触媒コンバータを備え、前記2つの通路部分が、前記区画排気管部と前記触媒コンバータとの間に配置される触媒導入通路であることが好ましい。この構成によれば、2つの触媒導入通路内の排気ガスが混合した状態で、触媒コンバータに導かれる。 In the present invention, the catalyst introduction passage further includes a catalytic converter disposed on the downstream side of the compartment exhaust pipe portion, and the two passage portions are disposed between the compartment exhaust pipe portion and the catalytic converter. It is preferable that According to this configuration, the exhaust gas in the two catalyst introduction passages is mixed and guided to the catalytic converter.
本発明において、前記仕切り部材に前記2つの通路部分を連通させる連通孔が設けられ、前記連通孔に臨んで排気ガスセンサが配置されていることが好ましい。この構成によれば、2つの通路部分があるにも関わらず、1つの排気ガスセンサで触媒導入前の排気ガスの成分が検出されるので、部品点数を減らすことができる。 In the present invention, it is preferable that a communication hole for communicating the two passage portions is provided in the partition member, and an exhaust gas sensor is disposed facing the communication hole. According to this configuration, although there are two passage portions, the exhaust gas component before catalyst introduction is detected by one exhaust gas sensor, the number of parts can be reduced.
本発明の車両の排気装置によれば、排気管2本の区域の長さを維持してエンジン中速域での性能を確保しつつ、排気管2本区域での排気ガスの混合を促進して、エンジン高速域でのライダーのフィーリングを向上させることができる。 According to the exhaust system for a vehicle of the present invention, the mixing of exhaust gas in the two exhaust pipe areas is promoted while maintaining the length of the two exhaust pipe areas to ensure the performance in the engine middle speed range. Thus, the rider's feeling in the engine high speed range can be improved.
以下、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は、本発明の第1実施形態に係る排気装置を備えた自動二輪車を示す側面図である。この自動二輪車は、車体フレームFRの前半部を構成するメインフレーム1の前端にフロントフォーク2が支持され、このフロントフォーク2の下端部に前輪4が支持されている。また、フロントフォーク2の上端部を支持するアッパブラケット8にはハンドル9が取り付けられている。メインフレーム1の後端下部には、スイングアームブラケット10が形成され、このスイングアームブラケット10に、スイングアーム11の前部がピポット軸12を介して上下揺動自在に支持されている。このスイングアーム11の後端には後輪13が支持されている。メインフレーム1の後部に連結されたシートレール14が車体フレームFRの後半部を構成している。メインフレーム1とスイングアーム11との間に後輪13の緩衝装置17が取り付けられている。前記メインフレームの中央下部にはエンジンEが支持され、このエンジンEからチェーン18を介して後輪13を駆動するようになっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing a motorcycle including an exhaust device according to a first embodiment of the present invention. In this motorcycle, a
前記シートレール14にはライダー用シート19と同乗者用シート20が支持されている。前記メインフレーム1の上部、つまり車体上部で、前記ハンドル9とライダー用シート19との間には燃料タンク21が取り付けられている。また、車体前部には、前記ハンドル9の前方から車体前部の側方にかけての部分を覆う樹脂製のカウリング22が装着されており、このカウリング22の後方部分はエンジンEの側部と下部とを覆っている。なお、カウリングが装着されていない、いわゆるネイキッドタイプであってもよく、カウリングが車体の前部のみを覆う、いわゆるビキニカウルタイプであってもよい。また、ダウンチューブ型のフレームを有し、メインフレーム1と該ダウンチューブとの間にエンジンEが配置されるタイプであってもよい。
A rider's
前記エンジンEは、4気筒4サイクルエンジンであり、クランクケース24、シリンダ27、シリンダヘッド28、シリンダヘッドカバー29およびオイルパン30を有するエンジン本体23と、変速機31とを備えている。排気装置は、前記シリンダヘッド28に各々の上流端部が接続されて排気ガスGをエンジンEの前方から下方に導く4本の排気管32と、この各2本の排気管32の下流端部を連結する中間排気管34と、この中間排気管34の下流端部に連結された単一の集合排気管38とを備えている。さらに、この集合排気管38の下流端部とマフラー33とが接続管39によって連結されている。排気管体であるこれら排気管32、中間排気管34、集合排気管38および接続管39と、マフラー33とが、排気通路37を形成している。集合排気管38には、排気ガスを浄化する触媒コンバータ43が設けられている。
The engine E is a four-cylinder four-cycle engine, and includes an
図2は、図1の排気装置の平面図である。4気筒エンジンにおいて、各気筒ごとに設けられた4本の排気管32が、2本ずつ集合されて、4本から2本へ、2本から1本へと段階を経て集合される。こうして、排気通路37は、上流側から、4本の区域4Pおよび2本の区域2Pを経て、1本の区域1Pへと連なる。中間排気管34は、区画された4つの通路を有する区画排気管部35と、2つの通路を有する中間合流排気管部36とからなり、この中間排気管34の区画排気管部35を経て中間合流排気管部36の内部で2本の通路に集合され、さらに、中間排気管34の下流部に連結された単一の集合排気管38によって1本の通路に集合されている。本実施形態のような4気筒エンジンの場合、2本の区域2Pを長くとることにより、エンジンの中速域においてエンジン出力が向上する。
FIG. 2 is a plan view of the exhaust device of FIG. In a four-cylinder engine, two
図3は、図1の排気装置の側面図であり、図4、図5、図6および図7はそれぞれ、IV−IV線、V−V線、VI−VI線およびVII−VII線に沿った断面図である。図3に示すように、4本の排気管32の下流端部32aが区画排気管部35に、溶接のような接続手段で接続され、排気管32と区画排気管部35とで排気管アセンブリ62を形成している。区画排気管部35の上流部は、図4に示すように、上下に配置されたまゆ形の一対の外壁64,64を有しており、これら外壁64,64の内側に、略水平に並んだ2つの排気管32,32が嵌合され、外壁64の上流端縁で溶接されている。外壁64は、上下2つ割りの半体同士をフランジ部で溶接したものである。排気管32,32の下流端部32a,32a(図3)同士は接触部分32bで溶接されている。下流端部32aは、図3に示すように、区画排気管部35の上流部内で終端している。
3 is a side view of the exhaust system of FIG. 1, and FIGS. 4, 5, 6 and 7 are taken along lines IV-IV, V-V, VI-VI and VII-VII, respectively. FIG. As shown in FIG. 3, the
区画排気管部35の下流部は、図5に示すように、外壁64,64が略半円形状に変形され、対向する外壁64,64の平坦部同士が重合されて、隔壁53の一部分53a,53bを形成している。こうして、区画排気管部35の出口40は、隔壁53により縦横に区画、具体的には、ほぼ十字状に延びる隔壁53により、各排気管32に対応する隣接した4つの小通路部35aa,35ab,35ba,35bbに区画されている。隔壁53は、外壁64の前記平坦部が重合されて略水平に延びる隔壁53a,53bと、外壁64とは別体の板材からなる上下方向に延びる隔壁53c,53dとを有している。こうして、区画排気管部35は、隔壁53によって区画された前記4つの排気通路を2つずつ含む第1および第2の排気管対35a、35bから構成されている。
As shown in FIG. 5, the
第1の排気管対35aは、前述のとおり横断面形状が略半円形状の外壁64を有し、その内側に、円弧状の内壁66と略鉛直に延びる隔壁53cとが設けられ、隔壁53cで区画された横並びの2つの小通路35aa、35abを有している。外壁64と内壁66との間には消音用のメタルウール68が充填されている。第2の排気管対35bも同様な構造であり、略鉛直に延びる隔壁53dで区画された小通路35ba,35bbを有している。上側の小通路35aa,35abと下側の小通路35ba,35bbとの間は、各外壁64,64の平坦部により形成された隔壁53a,53bにより区画されている。これにより、排気管32から区画排気管部35の出口までは4本の区域4Pとなっている。
As described above, the first
図3に戻って、排気通路37の一部を形成する集合排気管38の上流部であって、集合排気管38内に触媒コンバータ43が収納され、この集合排気管38内に触媒コンバータ43が装着されている。触媒コンバータ43の下流側は、図7に示すように、排気通路37を2つの互いに平行な通路部分に区画する仕切り板52によって仕切られた2つの触媒導出通路38a,38aが形成されている。仕切り板52は排気ガスGの流れ方向に沿って延びており、仕切り板52の上下に触媒導出通路38a,38aを形成している。この実施形態では、仕切り板52の径方向の中央部が波形に曲げられた形状となっているが、直線形状や、その他の形状であってもよい。
Returning to FIG. 3, the
図3に戻って、中間合流排気管部36は、排気管アセンブリ62および集合排気管38とは別体であり、排気管アセンブリ62の区画排気管部35と、集合排気管38との間に溶接されて、触媒コンバータ43の上流側、つまり集合排気管38の上流側で、排気管32の出口に連通する区画排気管部35の出口40よりも下流側の排気通路を形成する。この中間合流排気管部36は、仕切り板51によって、2つの互いに平行な通路部分に区画されている。図6に示すように、仕切り板51は排気ガスGの流れ方向に沿って延びており、仕切り板51の上下に、2つの互いに略平行な通路部分である触媒導入通路36a,36aを形成している。このように図3の仕切り板51の上流端51bから仕切り板52の下流端52bまでは2本の区域2Pとなっており、仕切り板52の下流端52bから下流側の排気通路は1本の区域1Pとなっている。
Returning to FIG. 3, the intermediate merged
仕切り板51は平板からなり、排気ガスGの流れ方向から見て、上述の4つの出口40を縦横に区画する隔壁53と完全に重合しないように設定されている。この実施形態では、仕切り板51は、前記第1および第2の排気管対35a,35bを区画する略平坦な隔壁53a,53bに対して、横断面の中心Cまわりに所定角度αだけ回転した位置にある。この所定角度αは、隔壁53a,53bの接触面S(図5)の出口端を通る直線L1と、仕切り板51の入口端面の中心線L2とのなす角である。この所定角度αの範囲は3〜18°であり、好ましくは5〜15°、より好ましくは7〜10°である。
The
仕切り板51は、例えば、鋼板を折り曲げ加工により成形したもので、両端の耳部51c、51cと略平坦な本体部51dとを有している。耳部51c、51cはステンレス製の中間合流排気管部36の内周に沿うように折り曲げられており、中間合流排気管部36と仕切り板51の耳部51c、51cとが、配管の外部からプラグ溶接により接合されている。本体部51dには、2つの触媒導入通路36a,36aを連通させる連通孔51aが設けられ、この連通孔51aに臨んで排気ガスセンサ55が配置されている。
The
中間合流排気管部36における触媒コンバータ43(図3)の上流側近傍箇所に、センサボス部を形成するナット54が溶接されている。ナット54は、中間合流排気管部36の上半部に位置し、二点鎖線で示した排気ガスセンサ55がねじ込みにより取り付けられるねじ孔54aを有している。排気ガスセンサ55は、その先端部55aが斜め下方の連通孔51aを向いて上側の触媒導入通路36a内に臨むように傾斜して配置されている。この排気ガスセンサ55は、触媒コンバータ43(図3)での排気ガスGの再燃焼を円滑に行うことを目的として、触媒コンバータ43の上流側近傍箇所の排気ガスGの成分、この例では酸素量を検出するものであり、仕切り板51に設けられた連通孔51aを介して混じり合った二つの触媒導入通路36a,36a内の排気ガスGの酸素量を検出する。
A
要部の水平断面図である図8に示すように、区画排気管部35における4つの通路の出口40と、仕切り部材51の上流端部51bとの間に隙間60が存在する。上述のように、排気通路37は排気管アセンブリ62、中間合流排気管部36および集合排気管38からなり、排気管アセンブリ62と中間合流排気管部36、および集合排気管38と中間合流排気管部36とを溶接などの固着手段により接合しているが、この実施形態では、排気管アセンブリ62と中間合流排気管部36との接合部に隙間60が形成されている。つまり、中間合流排気管部36における絞られた入口部36cと、排気管アセンブリ62の分岐排気管部35における下流端部35cとが嵌合している部分に隙間60が形成されている。なお、隙間60は無くてもよい。
As shown in FIG. 8, which is a horizontal sectional view of the main part, a
上記構成によれば、触媒43の上下流の排気通路が、仕切り板51,52によりそれぞれ区画され排気管2本の区域を形成し、仕切り板51が、排気ガスの流れ方向から見て、4つの出口40を縦横に区画する隔壁53a,53b,53c,53dと完全に重合しないように設定されているので、排気管2本の区域の長さを維持してエンジン中速域での性能を確保しつつ、排気管2本の区域において排気管ガスの適度な混合が行われる。すなわち、第1の排気管対35aの出口から出た排気ガスGが一方の触媒導入通路36aに、第2の排気管対35bの出口から出た排気ガスGが他方の触媒導入通路36aに、それぞれ完全に分かれて流入するのではなく、第1および第2の排気管対35a,35bの排気ガスが混合されるので、エンジン高速域でのライダーのフィーリングを向上させることができる。また、排気通路37は排気管アセンブリ62、中間合流排気管部36および集合排気管38からなるので、中間合流排気管部36における仕切り板51を所定角度回転させるだけ、すなわち、排気管アセンブリ62および集合排気管38は従来の構造を維持したままで、第1および第2の排気管対35a、35b内の排気ガスを混合させることができる。
According to the above configuration, the exhaust passages upstream and downstream of the
上記回転角度αの範囲は3〜18°であり、好ましくは5〜15°、より好ましくは7〜10°である。3°未満であると、混合が促進されず、18°を超えると、混合が進みすぎて2本区域を設けることの効果である中速域での出力向上が達成し難い。また、排気管の出口40と、仕切り板51の上流端部51bとの間に隙間60が存在するので、排気ガスの混合がさらに促進され、エンジン高速域でのライダーのフィーリングをより向上させることができる。さらに、仕切り板51に2つの触媒導入通路36a,36aを連通させる連通孔51aが設けられ、この連通孔51aに臨んで排気ガスセンサ55が配置されているので、2つの触媒導入通路36a,36aがあるにも関わらず、1つの排気ガスセンサ55で触媒導入前のガスの成分が検出されるから、部品点数を減らすことができる。
The range of the rotation angle α is 3 to 18 °, preferably 5 to 15 °, more preferably 7 to 10 °. When the angle is less than 3 °, mixing is not promoted. When the angle exceeds 18 °, the mixing proceeds so much that it is difficult to achieve output improvement in the medium speed range, which is an effect of providing two zones. Further, since there is a
上記実施形態では、隔壁53は、重合されて略水平に延びる隔壁53a,53bと、上下方向に延びる隔壁53c,53dとからなっているが、隔壁53a,53bおよび隔壁53c,53dの一方、例えば、図9(a)に示すように、隔壁53c,53dが斜めを向いていてもよく、また、図9(b)に示すように、双方が斜めを向いていてもよい。さらに、図9(c)に示すように、重合されるのは、上下方向に延びる隔壁53c,53dであってもよい。
In the above embodiment, the
以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。例えば、上記実施形態では、仕切り板51は、第1および第2の排気管対35a,35bを区画する略平坦な隔壁53a,53bに対して、横断面の中心Cまわりに所定角度回転させることで、排気ガスを混合させているが、仕切り板51の断面形状を波形やL字形状にして混合させてもよい。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, but various additions, modifications, or deletions can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the
32 排気管
34 中間排気管
35 区画排気管部
36 中間合流排気管部
36a 触媒導入通路
38 集合排気管
43 触媒
51 仕切り板
51a 連通孔
53 隔壁
55 排気ガスセンサ
60 隙間
E エンジン
32
Claims (6)
前記エンジンの各気筒に一つずつ接続されて排気通路の一部を形成する4つの排気管と、
前記4つの排気管の下流端部に接続され、区画された4つの通路を有する区画排気管部と、
前記区画排気管部の出口よりも下流側の排気通路を2つの通路部分に区画する仕切り部材とを備え、
前記仕切り部材は、排気ガスの流れ方向から見て、前記区画排気管部の出口を縦横に区画する隔壁と重合しないように設定されている車両の排気装置。 An exhaust device that exhausts exhaust gas from a four-cylinder engine mounted on a vehicle,
Four exhaust pipes connected to each cylinder of the engine one by one to form part of the exhaust passage;
A compartment exhaust pipe section connected to the downstream end of the four exhaust pipes and having four compartment passages;
A partition member that divides the exhaust passage downstream of the outlet of the compartment exhaust pipe portion into two passage portions;
The partition member is an exhaust device for a vehicle that is set so as not to overlap with a partition partitioning the outlet of the partition exhaust pipe portion vertically and horizontally as viewed from the flow direction of the exhaust gas.
前記2つの通路部分が、前記区画排気管部と前記触媒コンバータとの間に配置される触媒導入通路である車両の排気装置。 The catalyst converter according to any one of claims 1 to 4, further comprising a catalytic converter disposed downstream of the compartment exhaust pipe portion,
An exhaust system for a vehicle, wherein the two passage portions are catalyst introduction passages disposed between the compartment exhaust pipe portion and the catalytic converter.
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