JP2016160914A - 酸素センサを備えた排気装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、酸素センサを備えた排気装置において、排気ガス中に含まれる酸素をより正確に測定することができる技術を提供することを課題とする。
【解決手段】排気管31の下流側に連結される消音器32を備えた排気装置において、排気管に、排気ガスを清浄にする触媒が備えられ、この触媒の下流側で且つ触媒に直接つながれている配管部64に酸素センサ80が取付けられる。酸素センサ80は、排気ガスが流れる配管部64の軸線方向に略垂直に設けられている。酸素センサ80は、検出部82を有し、この検出部82は、消音器32に形成される凹部81に配置され、配線83は、凹部81の外側に配置されている。
【選択図】図4

Description

本発明は、酸素センサを備えた排気装置の改良に関する。
排気ガス中の酸素成分を検出できる酸素センサを備えたエンジンの排気装置が知られている(例えば、特許文献1(図2)参照。)。
特許文献1の図2に示すように、エンジンの排気装置(6)(括弧付き数字は、特許文献1記載の符号を示す。以下同じ。)は、エンジンの排気ポートから延びる排気管(7)と、この排気管(7)の下流端部(7b)に接続された消音器(8)とを備えており、下流端部(7b)は、消音器(8)内に収容される。排気管(7)内には、三元触媒(10)(以下、「触媒」と言う。)が配置され、この触媒(10)の下流側にて消音器(8)内を区画して、センサ室(8b)が形成され、このセンサ室(8b)にOセンサ(14)(以下、「酸素センサ(14)」と言う。)が配置される。
ところで、消音器(8)は、所定の容量をもつ膨張室を有する。このような消音器(8)の膨張室に酸素センサ(14)を配置すると、触媒を出た排気ガスと膨張室に残留していた排気ガスとが混ざること等により、排気ガス中の酸素の検出精度は十分なものとはいえなかった。
酸素センサを備えた排気装置において、排気ガス中に含まれる酸素をより正確に測定することができる技術が望まれる。
特許第4471302号公報
本発明は、酸素センサを備えた排気装置において、排気ガス中に含まれる酸素をより正確に測定することができる技術を提供することを課題とする。
請求項1に係る発明は、エンジンに取付けられる排気管と、この排気管の下流側に連結される消音器とからなる排気装置において、排気管又は消音器に、排気ガスを清浄にする触媒が備えられ、この触媒の下流側で且つ触媒に直接つながれている配管部に酸素センサが取付けられることを特徴とする。
請求項2に係る発明は、酸素センサは、排気ガスが流れる配管部の軸線方向に略垂直に設けられていることを特徴とする。
請求項3に係る発明は、消音器は、消音器カバーを備え、この消音器カバーは、酸素センサから延びる配線を保持する配線保持部を備えていることを特徴とする。
請求項4に係る発明は、消音器カバーは、第1カバーと、第2カバーとからなり、第1カバーは、車両幅方向外側の面に、配線保持部を備え、第2カバーは、配線保持部を覆うように配置されていることを特徴とする。
請求項5に係る発明は、酸素センサは、検出部を有し、この検出部は、消音器に形成される凹部に配置され、配線は、凹部の外側に配置されていることを特徴とする。
請求項6に係る発明では、消音器カバーは、走行風を取り入れる開口部を備え、この開口部は、配線に走行風が当たるように配置されていることを特徴とする。
請求項1に係る発明では、触媒の下流側で且つ触媒に直接つながれている配管部に酸素センサが取付けられる。従来、触媒に直接つながれる配管ではなく、例えば、消音器の膨張室の壁部に、酸素センサが取付けられている場合には、触媒を出た排気ガスと膨張室に残留していた排気ガスとが混ざること等により、排気ガス中の酸素の検出精度は十分なものとはいえなかった。
この点、本発明では、触媒に直接つながっている配管部に酸素センサを取付けた。配管部には、整流された排気ガスが流れているので、排気ガス中に含まれる酸素をより正確に測定することができる。
請求項2に係る発明では、酸素センサは、配管部の軸線方向に略垂直に設けられている。排気ガスは、排気管の軸線に沿って流れる。排気ガスの流れる軸線方向に延びている流路に略垂直に酸素センサが配置されるので、排気ガス中に含まれる酸素成分をより正確に測定することができる。
請求項3に係る発明では、消音器に備えられている消音器カバーは、配線保持部を有している。この配線保持部に酸素センサから延びる配線を保持させたので、消音器カバーに配線保持部が備えられていない場合に比べ、配線の配策スペースを容易に確保することができる。
請求項4に係る発明では、第1カバーは、車両幅方向外側の面に、配線保持部を備えている。すなわち、酸素センサから延びる配線は、消音器が設けられる側の面とは反対側の面に配置されるので、消音器から発散される熱が配線に当たることを軽減できる。また、第2カバーは、配線保持部を覆うように配置されるので、車両の外観性を良好に維持させることができる。
請求項5に係る発明では、酸素センサの検出部は、消音器に形成される凹部に配置される。酸素センサの検出部は、より正確な酸素濃度を検出するために、酸素センサの検出部の温度低下を回避することが望ましい。
この点、本発明では、酸素センサの検出部は、消音器に形成される凹部に配置されるので、凹部に配置されていない場合に比べ、検出部の温度低下を抑制することができる。一方、配線は、凹部の外側に配置されている。検出部に比べ耐熱性の低い配線を凹部の外側に配置したので、配線は高温になり難くなる。結果、熱から配線を保護することができる。
請求項6に係る発明では、消音器カバーの開口部は、配線に走行風が当たるように配置されている。開口部から消音器カバーに入った走行風は、配線に当たり、この配線は冷却されるので、配線の温度は高温になり難い。結果、熱から配線を保護することができる。
本発明に係る自動二輪車の右側面図である。 図1の要部断面図であって、自動二輪車に備えられている 排気装置の縦断面図である。 自動二輪車に備えられている排気装置の平面図である。 図2の4−4線断面図である。 図2の変形例図である。 図5の要部拡大図である。 図5の酸素センサから延びる配線の配策を説明する消音器の分解斜視図である。 図7の変形例図である。 実施例2に係る自動二輪車の右側面図である。 図9の要部断面図であって、自動二輪車に備えられている排気装置の縦断面図である。 実施例2に係る自動二輪車に備えられている排気装置の平面図である。 実施例2に係る酸素センサの取付構造を説明する断面図である。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図中及び実施例において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」は、各々、自動二輪車に乗車する運転者から見た方向を示す。
先ず、本発明の実施例1を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、自動二輪車10は、車体フレーム11と、この車体フレーム11のピボット部12に揺動自在に設けられスイングアーム13を兼ねるユニットスイング14と、車体フレーム11のヘッドパイプ21に回動自在に支持される前輪操向部15とを備え、ユニットスイング14の後端に後輪18を含み、前輪操向部15の下端に前輪17を含み、前輪17と後輪18の間に乗員が座るシート19を備えたスクータ型車両である。
車体フレーム11は、ヘッドパイプ21と、このヘッドパイプ21から斜後下方へ延びた後、水平に延びるメインフレーム22と、このメインフレーム22の後端に設けられるクロスフレーム23と、このクロスフレーム23から斜後上方へ延びるシートレール24と、クロスフレーム23の近傍に設けられるピボット部12とを主要素とする。
ユニットスイング14は、エンジン27と、このエンジン27に混合気を供給する吸気装置29と、エンジン27から延びる排気装置30とが一体的に備えられている。排気装置30は、エンジン27に取付けられる排気管31と、この排気管31の下流側に連結される消音器32とからなる。ピボット部12から延びるユニットスイング14の後端とシートレール24後部の間には、リヤクッションユニット25が渡される。
前輪操向部15は、ヘッドパイプ21に回動自在に設けられるステアリング軸34と、このステアリング軸34から下方へ延び前輪17を支えるフロントフォーク35と、ステアリング軸34の上端に取付けられ乗員が操向操作を行うハンドル36とからなる。
次に、消音器の詳細構造等について説明する。
図2及び図3に示すように、消音器32は、内筒41と、この内筒41の外側を囲う外筒42と、外筒42及び内筒41を前方から塞ぐ前キャップ43と、外筒42及び内筒41を後方から塞ぐ後キャップ44と、前記内筒41、前記前キャップ43及び前記後キャップ44内の空間を区画する第1セパレータ46、第2セパレータ47及び第3セパレータ48とを備え、前キャップ43と第1セパレータ46間に第1膨張室51を形成し、第1セパレータ46と第2セパレータ47間に第2膨張室52を形成し、第3セパレータ48と後キャップ44間に第3膨張室53を形成した。後キャップ44は、後アウタキャップ44a及びこの後アウタキャップ44aの内方に配置される後インナキャップ44bとからなる。なお、本実施例では、第3膨張室は利用されていない。第3膨張室は、次の第1実施例の変形例で利用される。
次に、排気管について説明する。排気管31は、エンジン27の排気ポートから延びる上流側排気管55(図1参照)と、この上流側排気管55の下流端に連結される下流側排気管56とからなる。下流側排気管56は、上流側排気管55との接続部56sを有し、消音器32の内側まで延びている。
下流側排気管56は、上流側から下流側に向け、流路断面積が一定の断面積を維持したまま延びている第1排気管61と、この第1排気管61より流路断面積が大きく、流路断面積が一定の断面積を維持したまま延びており、途中に排気ガスを清浄にする触媒60、60が介在されている第2排気管62と、この第2排気管62の下流端に連結され縮径部66を有し上流端の流路断面積よりも下流端の流路断面積が小さい第3排気管63と、この第3排気管63の下流端に連結され流路断面積が一定の断面積を維持したまま延びており、途中に後述する酸素センサ80(図3参照)を装着可能なカラー69を備える第4排気管(配管部64)とからなる。配管部64の下流端64bは、第2膨張室52に臨む位置に配置される。
第2膨張室52から第1膨張室51へ第1管路71が延びており、第1膨張室51から第2管路72が延びており、この第2管路72の下流端に、第3管路73が連結され、この第3管路73は、消音器32の外へ延びている。
第2膨張室52と第1膨張室51の間を連通する第1管路71は、第1セパレータ46に支持され、第2管路72は、第1セパレータ46と第2セパレータ47とに支持され、第3管路73は、第3セパレータ48と後インナキャップ44bと後アウタキャップ44aとに支持される。第2管路72の途中に、デフューザー孔が設けられ、このデフューザー孔に対応する位置で、第2管路72の外周には、第2管路72よりも外径が大きく別のデフューザー孔を有するデフューザ外筒74が接合されている。
触媒60の下流側で且つ触媒60に直接つながれている配管部64には、酸素センサ80が取付けられている。
エンジン27(図1参照)から排出された排気ガスは、上流側排気管55(図1参照)から、消音器32内に延びている下流側排気管56を通って第2膨張室52に達し、この第2膨張室52で膨張する。この第2膨張室52で膨張した排気ガスは、第1管路71を通って第1膨張室51へ流れ、この第1膨張室51で膨張した排気ガスは、第2管路72及び第3管路73をこの順に通って外部へ排出される。この他、第2膨張室52に臨むようにデフューザ外筒74が配置され、このデフューザ外筒74と第2膨張室52との間は連通しており、第2膨張室52と第2管路72間で排気ガスの一部が流れるようにした。
図4に示すように、第4排気管である配管部64は、消音器32の幅方向中心に対して車両内方側に寄せて配置され、この車両内方側の消音器32の側面32uに凹部81が形成され、この凹部81にカラー69が接合され、このカラー69に酸素センサ80がねじ込まれている。この酸素センサ80は、その軸線80Xが、垂線Yに対し角度θで消音器32の内方に傾斜するように傾けて配置される。酸素センサ80は、車両内方に傾斜するように傾けて配置されるので、酸素センサ80を車両の外側から見え難くでき、車両の外観性を高めることができる。
この酸素センサ80は、検出部82を有し、この検出部82は、消音器32に形成される凹部81に配置される。酸素センサ80は、排気ガスが流れる配管部64の軸線64X方向に略垂直に設けられている。酸素センサ80の上端から配線83が延びており、この配線83は、凹部81の外側に配置されている。
以上に述べた酸素センサを備えた排気装置の作用を次に述べる。
図2及び図4を併せて参照し、触媒60の下流側で且つ触媒60に直接つながれている配管部64に酸素センサ80が取付けられる。
本発明では、触媒60に直接つながっている配管部64に酸素センサ80を取付けた。配管部64には、整流された排気ガスが流れているので、排気ガス中に含まれる酸素をより正確に測定することができる。
また、酸素センサ80は、配管部64の軸線64X方向に略垂直に設けられている。排気ガスは、配管部64の軸線64Xに沿って流れる。排気ガスの流れる配管部64の軸線64X方向に延びている流路に略垂直に酸素センサ80を配置したので、排気ガス中に含まれる酸素をより正確に測定することができる。
次に、実施例1の変形例について説明する。
図5に示すように、消音器32内に延びている排気管31に、排気ガスを清浄にする触媒60、60が備えられ、この触媒60、60の下流側で且つ触媒60、60に直接つながれている配管部64に酸素センサ80が取付けられている。酸素センサ80は、排気ガスが流れる配管部64の軸線64X方向に略垂直に設けられている。
実施例1と異なる点は、下流側排気管56の下流端56bは、第3膨張室53に臨むように配置され、実施例1の第4排気管64(図2参照)に相当する配管は、一旦、膨張室(第3膨張室53)で膨張した後の排気ガスが流れるプレ管路70とされる点にあり、その他大きく異なる点はない。
図6に示すように、配管部64が消音器32の後端に最も接近する位置で、後インナキャップ44bに凹部81が形成され、この凹部81を貫通して配管部64にカラー69が接合され、このカラー69に酸素センサ80が取付けられている。
酸素センサ80は、検出部82を有し、この検出部82は、消音器32に形成される凹部81に配置される。酸素センサ80は、この酸素センサ80の軸線80Xが略水平になるように配置されている。
次に、酸素センサから延びる配線を配策可能にする消音器カバーの構造等について説明する。図7は実施例1の変形例の消音器に消音器カバーを設けたものである。
図7に示すように、消音器32の外筒42に、複数のステー85が付設され、当該複数のステー85に、各々、ねじ86を介して消音器カバー90が着脱可能に設けられている。すなわち、消音器32は、消音器カバー90を備えている。この消音器カバー90は、第1カバー91と、第2カバー92とからなる。第1カバー91は、車両幅方向外側の面91sに、酸素センサ80から延びる配線83を保持する配線保持部93を備え、第2カバー92は、配線保持部93を覆うことが可能なように配置されている。第1カバー91及び第2カバー92は、ねじ86でステー85に共締めされている。
配線保持部93は、第1カバー91に形成され配線83が通る配線凹部95と、この配線凹部95に形成され、断続的に複数個設けられフック状を呈する配線保持部93とを備える。消音器カバー90は、配線保持部93に臨む位置に走行風を取り入れることができる開口部94を備え、この開口部94で取り入れた走行風が、配線83に当たるように配置されている。
後インナキャップ44bにキャップステー87が設けられ、このキャップステー87にキャップねじ88を介して後アウタキャップ44aが取付け可能に設けられている。
以上に述べた酸素センサを備えた排気装置の作用を次に述べる。
図5及び図6を併せて参照し、触媒60の下流側で且つ触媒60に直接つながれている配管部64に酸素センサ80が取付けられる。
本発明では、触媒60に直接つながっている配管部64に酸素センサ80を取付けた。配管部64には、整流された排気ガスが流れているので、この整流された空間内で排気ガス中に含まれる酸素を測定することができる。結果、排気ガスに含まれる酸素成分をよりリニアな値で掲出でき、排気ガス中に含まれる酸素をより正確に測定することができる。
また、酸素センサ80は、配管部64の軸線64X方向に略垂直に設けられている。排気ガスは、排気管31の軸線に沿って流れる。排気ガスの流れる軸線方向に延びている流路に略垂直に酸素センサ80を配置したので、排気ガス中に含まれる酸素をより正確に測定することができる。
図7に戻り、消音器32に備えられている消音器カバー90は、配線保持部93を有している。この配線保持部93に酸素センサ80から延びる配線83を保持させたので、消音器カバーに配線保持部が備えられていない場合に比べ、配線83の配策スペースを容易に確保することができ、配策を容易に行うことができる。
また、消音器カバー90の構成要素である第1カバー91は、車両幅方向外側の面に、配線保持部93を備えている。すなわち、酸素センサ80から延びる配線83は、消音器32が設けられる側の面(第1カバー91の内側面91u)とは反対側の面(第1カバー91の外側面91s)に配置されるので、消音器32から発散される熱が配線83に当たることを軽減できる。また、第2カバー92は、配線保持部93を覆うように配置されるので、車両の外観性を良好に維持させることができる。
次に、実施例1の更なる変形例について説明する。
変形例と大きく異なる点は、図8に示すように、酸素センサ80は、この酸素センサ80の軸線80Xが高さ方向に垂直に延びるように配置されている点にある。その他、消音器カバー等について大きく異なる点はなく説明を省略する。また、消音器の作用効果については、上記実施例1の変形例と同様なものであり説明を省略する。
次に、本発明の実施例2を図面に基づいて説明する。
図9に示すように、自動二輪車10は、車体フレーム11のピボット部12に揺動自在にエンジン27を含みスイングアーム13を兼ねているユニットスイング14を揺動自在に備え、このユニットスイング14の後端に後輪18を備え、車体フレーム11のヘッドパイプ21に回動自在に前輪操向部15を備え、この前輪操向部15の下端に前輪17を備え、前輪17と後輪18の間に乗員が座るシート19を備えたスクータ型車両である。
ユニットスイング14は、エンジン27と、このエンジン27に混合気を供給する吸気装置29と、エンジン27から延びる排気装置30とが一体的に備えられている。排気装置30は、エンジン27に取付けられる排気管31と、この排気管31の下流側に連結される消音器32とからなる。
実施例1との相違点は、消音器の構造、酸素センサの配置及び酸素センサから延びている配線の配策の相違にある。以下、相違点について詳細に説明を行う。
消音器の構造等について説明する。
図10及び図11に示すように、消音器32は、第1内筒41a及びこの第1内筒41aの後方に設けられる第2内筒41bと、これらの第1内筒41a及び第2内筒41bの外側を囲う外筒42と、外筒42及び内筒41を前方から塞ぐ前キャップ43と、外筒42及び内筒41を後方から塞ぐ後キャップ44と、前記第1内筒41a及び第2内筒41bによって形成される空間を区画する第1セパレータ46及び第2セパレータ47とを備え、前記前キャップ43と第1セパレータ46間に第1膨張室51を形成し、第1セパレータ46と第2セパレータ47間に第2膨張室52を形成し、第2セパレータ47と後キャップ44間に第3膨張室53を形成した。
排気管31は、エンジン27の排気ポートから延びる上流側排気管55(図9参照)と、この上流側排気管55の下流端に連結される下流側排気管56とからなる。下流側排気管56は、上流側排気管55との接続部56sを有し、消音器32の内側まで延びている。下流側排気管56は、上流側から下流側に向け、流路断面積が一定の断面積を維持したまま延びている第1排気管61と、この第1排気管61の下流端に連結される第2排気管62と、この第2排気管62の下流端に連結される第3排気管63と、この第3排気管63の下流端に連結され流路断面積が一定の断面積を維持したまま延びており、途中に後述する酸素センサ80を装着可能なカラー69を備える第4排気管(配管部64)と、この配管部64の下流端から流路断面積が一定の断面積を維持したまま延びている第5排気管65とからなる。第5排気管65の下流端65bは、第1膨張室51に臨む位置に配置される。
第2排気管62は、排気ガスが流れる上流から下流に向けて拡径部97と円筒部98と縮径部66とからなり、円筒部98に触媒60が介在されている。配管部64は、排気ガスの流れる向きを略180°変える如くに略U字状を呈する部材であり、この配管部64の中間点にカラー69が設けられ、このカラー69に酸素センサ80がねじ込まれる。
第1膨張室51から第2膨張室52へ第1管路71が延びており、第2膨張室52から第3膨張室53に第2管路72が延びており、第3膨張室53から消音器32の外へ、第3管路73が延びている。
第3排気管63及び第5排気管65は、第1セパレータ46に支持される。また、第1管路71は、第1セパレータ46に支持され、第2管路72は、第2セパレータ47に支持され、第3管路73は、後キャップ44に支持される。
図12に示すように、配管部64は、フランジ64fを有する2つの半体を突き合わせてなり、配管部64にカラー69が接合され、このカラー69に酸素センサ80がねじ込まれている。
図11に戻り、酸素センサ80は、この酸素センサ80の軸線80Xが水平に延びるように配置されている。
次に、実施例2の作用説明を行う。
図10及び図12を併せて参照し、触媒60の下流側で且つ触媒60につながれている配管部64に酸素センサ80が取付けられる。
本発明では、触媒60につながっている配管部64に酸素センサ80を取付けた。配管部64には、整流された排気ガスが流れているので、排気ガス中に含まれる酸素をより正確に測定することができる。
酸素センサ80は、配管部64の軸線64X方向に略垂直に設けられている。排気ガスは、排気管31の軸線に沿って流れる。排気ガスの流れる軸線方向に延びている流路に略垂直に酸素センサ80を配置したので、排気ガス中に含まれる酸素をより正確に測定することができる。その他、実施例1と同様な構造から生ずる作用効果については、実施例1の作用効果と同様なものであり、説明を省略する。
尚、本発明は、実施の形態では自動二輪車に適用したが、三輪車にも適用可能であり、一般の車両に適用することは差し支えない。
また、本発明では、触媒に直接つながれている配管部に酸素センサを配置するものであるが、温度センサなどの別の種類のセンサであっても差し支えない。
本発明は、酸素センサが備えられている自動二輪車に好適である。
27…エンジン、30…排気装置、31…排気管、32…消音器、60…触媒、64…配管部(第4排気管)、80…酸素センサ、83…配線、90…消音器カバー、91…第1カバー、92…第2カバー、93…配線保持部。

Claims (6)

  1. エンジン(27)に取付けられる排気管(31)と、この排気管(31)の下流側に連結される消音器(32)とからなる排気装置において、
    前記排気管(31)又は前記消音器(32)に、排気ガスを清浄にする触媒(60)が備えられ、
    この触媒(60)の下流側で且つ前記触媒(60)に直接つながれている配管部(64)に酸素センサ(80)が取付けられることを特徴とする酸素センサを備えた排気装置。
  2. 前記酸素センサ(80)は、前記排気ガスが流れる前記配管部(64)の軸線方向に略垂直に設けられていることを特徴とする請求項1記載の酸素センサを備えた排気装置。
  3. 前記消音器(32)は、消音器カバー(90)を備え、
    この消音器カバー(90)は、前記酸素センサ(80)から延びる配線(83)を保持する配線保持部(93)を備えていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の酸素センサを備えた排気装置。
  4. 前記消音器カバー(90)は、第1カバー(91)と、第2カバー(92)とからなり、
    前記第1カバー(91)は、車両幅方向外側の面に、前記配線保持部(93)を備え、
    前記第2カバー(92)は、前記配線保持部(93)を覆うように配置されていることを特徴とする請求項3記載の酸素センサを備えた排気装置。
  5. 前記酸素センサ(80)は、検出部(82)を有し、
    この検出部(82)は、前記消音器(32)に形成される凹部(81)に配置され、
    前記配線(83)は、前記凹部(81)の外側に配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の酸素センサを備えた排気装置。
  6. 前記消音器カバー(90)は、走行風を取り入れる開口部(94)を備え、
    この開口部(94)は、前記配線(83)に走行風が当たるように配置されていることを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項記載の酸素センサを備えた排気装置。
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