JP2017150312A - エンジンユニットおよび乗り物 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒の早期活性の促進を図ることができ、且つ、排気装置をコンパクトにできるエンジンユニットおよび乗り物を提供すること。【解決手段】シリンダヘッド部とシリンダ部とを有する単気筒４ストロークエンジンと、単気筒４ストロークエンジンの排気音を抑制する消音器と、一端が単気筒４ストロークエンジンに接続され、他端が消音器に接続され、単気筒４ストロークエンジンの排ガスを流す排気管と、単気筒４ストロークエンジンの排ガスを流す排気通路内で最大の浄化能力を有するメイン触媒と、を備え、排気通路における消音器より単気筒４ストロークエンジンの燃焼室に近い位置に設けられるメイン触媒より上流の区間の排気管の少なくとも一部が二重管により構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンユニットおよび乗り物に関する。

特許文献１においては、触媒を消音器より上流の排気通路に配置することで、排気装置のコンパクト化と、触媒の早期活性の促進とを図る技術が提案されている。排気装置には、排気管と、触媒と、消音器とが含まれる。触媒は、高温になることで活性が増す。触媒を消音器より上流の排気通路に配置することで、排ガスが高温のまま触媒に到達する。このため、触媒の早期活性の促進を図ることができる。また、排気装置の中で大きい部品である消音器の外に触媒を出すことで、排気装置をコンパクトにできる。

特開２００６−２０７５７１号公報

特許文献１の構造を適用することで、触媒の早期活性が促進される。しかしながら、この構造では、振動に対する排気装置の耐久性を確保するために、触媒の支持構造が複雑になり、排気装置のコンパクト化のメリットが十分享受できないことが分かった。

本発明の目的は、触媒の早期活性の促進を図ることができ、且つ、排気装置をコンパクトにできるエンジンユニットおよび乗り物を提供することである。

本発明の一態様（態様１）に係るエンジンユニットは、
シリンダヘッド部とシリンダ部とを有する単気筒４ストロークエンジンと、
前記単気筒４ストロークエンジンの排気音を抑制する消音器と、
一端が前記単気筒４ストロークエンジンに接続され、他端が前記消音器に接続され、前記単気筒４ストロークエンジンの排ガスを流す排気管と、
前記単気筒４ストロークエンジンの排ガスを流す排気通路内で最大の浄化能力を有するメイン触媒と、
を備え、
前記排気通路における前記消音器より前記単気筒４ストロークエンジンの燃焼室に近い位置に設けられる前記メイン触媒より、上流の区間の前記排気管の少なくとも一部が、二重管により構成されている、
構成を採る。

本発明の一態様に係る乗り物は、
上記のエンジンユニットを有する構成を採る。

本発明者らは、特許文献１の構造を詳細に検討した。排気通路内で最大の浄化能力を有するメイン触媒は、比較的重量が大きい。さらに、単気筒４ストロークエンジンの排気管の横断面は、複数気筒エンジンの排気装置の集合管と比較して小さい。これにより、特許文献１の構造では、振動に対する排気装置の耐久性を確保するために、メイン触媒の支持構造が複雑になり、排気装置のコンパクト化のメリットが十分享受できないことが分かった。しかしながら、単気筒４ストロークエンジンの排気管の横断面は、複数気筒エンジンの排気装置の集合管と比較して小さいことを利用してメイン触媒を支持する構造を採用すれば、排気装置の大型化を抑制できることを見出した。排気装置とは、エンジンユニットのうち、排気管とメイン触媒と消音器とを含む構成を言う。

本発明によれば、排気通路における消音器より単気筒４ストロークエンジンの燃焼室に近い位置に設けられるメイン触媒より、上流の区間の排気管の少なくとも一部を、二重管により構成した。排気管の一端は単気筒４ストロークエンジンに接続されており、メイン触媒をこの接続部に近づけたことで、振動に対する耐久性を確保しやすい。また、メイン触媒より、上流の区間の排気管の少なくとも一部を、二重管により構成したので、振動に対する耐久性を確保しやすい。しかも、単気筒４ストロークエンジンの排気管に特有である断面積が比較的小さいというデメリットをメリットとして利用することで、排気管を二重管にして排気装置の大型化を抑制しつつ振動に対する耐久性を確保することができる。また、メイン触媒を単気筒４ストロークエンジンの燃焼室に近づけたので、メイン触媒の早期活性の促進を図ることができる。また、メイン触媒より上流の区間の排気管の少なくとも一部を二重管により構成したので、メイン触媒の早期活性の促進を図ることができる。従って、単気筒４ストロークエンジンを有するエンジンユニットにおいて、排気装置の中で大きい部品である消音器の外にメイン触媒を出しても、メイン触媒の早期活性の促進を図りつつ、排気装置をコンパクトにできる。

よって、本発明によれば、触媒の早期活性の促進を図ることができ、且つ、排気装置をコンパクトにすることができる。

また、本発明は、以下の態様を採用してもよい。

態様２のエンジンユニットは、態様１のエンジンユニットにおいて、
前記メイン触媒より上流の区間の前記排気管のうち、少なくとも半分以上が二重管により構成されている、
構成を採る。

態様２によれば、メイン触媒より上流の区間の排気管の半分以上が二重管により構成されるので、単気筒４ストロークエンジンの排気口からメイン触媒までの排気通路の長さが長くなっても、ここを通過する排ガスの温度低下を、確実に、小さくすることができる。よって、メイン触媒の早期活性を図りつつ、メイン触媒の配置の自由度をより高めることができる。さらに、メイン触媒より上流の区間の排気管の半分以上が二重管により構成されるので、排気管（二重管）の表面の温度を、確実に、低く保つことができる。よって、メイン触媒の上流の排気管と、他の構成とのクリアランスを小さくすることが可能であり、また、過大な熱プロテクターも不要となるため、排気装置をよりコンパクトにできる。

態様３のエンジンユニットは、態様１のエンジンユニットにおいて、前記メイン触媒の排ガスの流れ方向に直交する断面積は、前記メイン触媒の前および後の排気通路の排ガスの流れ方向に直交する断面積より大きい、構成を採る。

態様３によれば、メイン触媒の排ガスの流れ方向に直交する断面積は、メイン触媒の前および後の排気通路の排ガスの流れ方向に直交する断面積より大きいので、断面積が小さい場合又は同じ場合と比較して、メイン触媒の浄化能力が高くなる。また、小さい場合と比較して、排気通路の上流に配置できる触媒が多くなるため、メイン触媒の活性も早くなる。さらに、このようなメイン触媒であっても、上述したメイン触媒の配置および二重管の構造によって、排気管とメイン触媒と消音器とを含む排気装置の構造をコンパクトにできる。

本発明の実施形態１の自動二輪車を示す側面図 実施形態１の自動二輪車の車体カバーを外した状態の側面図 実施形態１の自動二輪車の底面図 実施形態１の自動二輪車のエンジンユニットを示す模式図 本発明の実施形態２の自動二輪車を示す側面図 実施形態２の自動二輪車の底面図 実施形態２の自動二輪車の車体カバーを外した状態の側面図 実施形態２の自動二輪車の車体カバーを外した状態の底面図 本発明の実施形態３の自動二輪車を示す側面図 実施形態３の自動二輪車の底面図 実施形態３の自動二輪車の車体カバーを外した状態の側面図 実施形態３の自動二輪車の車体カバーを外した状態の底面図 本発明の実施形態４の自動二輪車を示す側面図 実施形態４の自動二輪車の底面図 実施形態４の自動二輪車の車体カバーを外した状態の側面図 実施形態４の自動二輪車の車体カバーを外した状態の底面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明において、前、後、左、右は、それぞれ自動二輪車の乗員から見た前、後、左、右を意味するものとする。図面に付した符号Ｆ、Ｒｅ、Ｌ、Ｒは、それぞれ前、後、左、右を表す。

（実施形態１）
［全体構成］
図１は、本発明の実施形態１の自動二輪車を示す側面図である。図２は、実施形態１の自動二輪車の車体カバーを外した状態の側面図である。図３は、実施形態１の自動二輪車の底面図である。

実施形態１の乗り物は、いわゆるアンダーボーン型の自動二輪車１である。

自動二輪車１は、複数のフレーム部材からなる車体フレーム２を備えている。車体フレーム２は、ヘッドパイプ３とメインフレーム４とシートレール５とを備えている。アンダーボーン型の自動二輪車１では、車両横方から見て、ヘッドパイプ３の後方かつシート９の前方かつメインフレーム４の上方に、凹部１２が形成されている。メインフレーム４のシート９とヘッドパイプ３との間の部分は低くなっている。これにより運転者はメインフレーム４、すなわち、車体を跨ぎやすくなっている。

ヘッドパイプ３の上方には、ハンドル７が回転可能に取り付けられている。また、ヘッドパイプ３の下方には、フロントフォーク６が支持されている。フロントフォーク６の下端部には、車軸８ａが固定されている。この車軸８ａには、前輪８が回転可能に取り付けられている。前輪８の上方および後方にフェンダ１０が設けられている。

メインフレーム４は、側面視において、ヘッドパイプ３から後斜め下向きに延びている。メインフレーム４の下方には、エンジン２０が配置されている。エンジン２０の上方には、エアクリーナ２９が配置されている。エアクリーナ２９は、吸気管３０を介してエンジン２０のシリンダヘッド部２６に接続されている。吸気管３０の一端部はシリンダヘッド部２６に接続されている。吸気管３０は、側面視において、シリンダヘッド部２６から上方に延びている。吸気管３０の他端部は、エアクリーナ２９に接続されている。エアクリーナ２９は、エンジン２０に供給される空気を浄化する。空気はエアクリーナ２９を通過することによって浄化され、吸気管３０を通じてエンジン２０に供給される。ヘッドパイプ３の前方、エアクリーナ２９の左方および右方、およびエンジン２０の一部の左方および右方には、フロントカバー１１が設けられている。

シートレール５は、側面視において、メインフレーム４の中途部から後斜め上向きに延びている。シートレール５の上方には、シート９が配置されている。シート９はシートレール５に支持されている。また、シートレール５の下方には、リアクッションユニット１３が配置されている。リアクッションユニット１３の上端部はシートレール５に支持され、リアクッションユニット１３の下端部はリアアーム１４に支持されている。リアアーム１４の前部には、ピボット軸１４ａが設けられている。リアアーム１４は、ピボット軸１４ａを中心として上下に揺動可能である。リアアーム１４の後部には、後輪１５が支持されている。車体フレーム２のメインフレーム４およびシートレール５の左方および右方は、ボディカバー１６によって覆われている。

図２に示すように、メインフレーム４にはブラケット１７が設けられている。ブラケット１７はメインフレーム４から下方に延びている。エンジン２０はクランクケース部１８を備えている。クランクケース部１８の前部の上部には、ボス部が形成されている。クランクケース部１８の上記ボス部は、ボルト１８ａによりブラケット１７に揺動不能に固定されている。また、クランクケース部１８の後部も、ボルトを用いて他のブラケットに揺動不能に固定されている。エンジン２０は車体フレーム２に揺動不能に固定されている。なお、クランクケース部１８には、クランク軸および変速機構等が内蔵されている。

自動二輪車１は、エンジンユニット１９（図４参照）として、エンジン２０と、上流排気管３１Ｗと、触媒ユニット３２と、下流排気管３１Ｂと、消音器３４とを備えている。エンジンユニット１９のうち、上流排気管３１Ｗ、下流排気管３１Ｂ、触媒ユニット３２、および、消音器３４を含めた構成を、排気装置と呼ぶ。

エンジン２０は、シリンダ軸線Ｌ１（図２）が水平方向に延びる水平シリンダボデーを有する単気筒の４ストロークエンジンである。エンジン２０は、クランクケース部１８から前方に延びるシリンダ部２４と、シリンダ部２４の先端部に固定されたシリンダヘッド部２６と、シリンダヘッド部２６の先端部に固定されたヘッドカバー２８とを備えている。ただし、シリンダ部２４、シリンダヘッド部２６、およびヘッドカバー２８のいずれか２つまたは３つが一体化されていてもよい。シリンダ部２４はクランクケース部１８の前方に配置されている。シリンダ部２４がクランクケース部１８と別体であってもよく、シリンダ部２４がクランクケース部１８と一体化されていてもよい。

［エンジンユニットの構成］
図４は、実施形態１の自動二輪車のエンジンユニットを示す模式図である。図４では、簡略化のために上流排気管３１Ｗおよび下流排気管３１Ｂを真っ直ぐに描いているが、上流排気管３１Ｗと下流排気管３１Ｂとは真っ直ぐな構成に制限されない。

また、本明細書において、排気通路が曲がっている場合の排気通路の長さとは、排気通路の中心線の長さと定義する。

シリンダヘッド部２６には、吸気の通路Ｐ１と、排ガスの通路Ｐ２とが設けられている。シリンダヘッド部２６に設けられた吸気の通路Ｐ１は、エンジン２０に設けられた吸気通路Ｐ１である。シリンダヘッド部２６に設けられた吸気の通路Ｐ１は、エンジン２０の吸気通路Ｐ１と言い換えることができる。シリンダヘッド部２６に設けられた排ガスの通路Ｐ２は、エンジン２０に設けられた排ガス通路Ｐ２である。シリンダヘッド部２６に設けられた排ガスの通路Ｐ２は、エンジン２０の排ガス通路Ｐ２と言い換えることができる。

上流排気管３１Ｗは、一端がエンジン２０の排気口に接続され、他端が触媒ユニット３２に接続される。下流排気管３１Ｂは、一端が触媒ユニット３２に接続され、他端部が消音器３４に接続される。上流排気管３１Ｗは、排ガスの通路Ｐ２から触媒ユニット３２へ排ガスを流し、下流排気管３１Ｂは触媒ユニット３２から消音器３４へ排ガスを流す。下流排気管３１Ｂは接合部３４ａにおいて消音器３４に接合されている。下流排気管３１Ｂは、下流端が消音器３４に接合されていてもよいし、下流部の途中の区間が消音器３４に接合されていてもよい。

上流排気管３１Ｗは、メイン触媒３２ｂより上流の排気管に相当する。上流排気管３１Ｗは、外管の中に内管が設けられた二重管により構成される。二重管は、上流排気管３１Ｗの少なくとも半分以上の範囲に設けられている。

触媒ユニット３２は、筒状のケーシングと、メイン触媒３２ｂとを有する。メイン触媒３２ｂは、ケーシングの内部に固定されている。触媒ユニット３２のメイン触媒３２ｂの前後には排ガスを流す通路部３２ａ，３２ｃが設けられている。メイン触媒３２ｂは、三元触媒であり、排ガスを通過させることで、排ガスを浄化する。メイン触媒３２ｂは、排気通路の中で最も浄化性能の高い触媒である。メイン触媒３２ｂは、上流排気管３１Ｗの通路幅より十分に細い複数の通路が設けられた多孔構造を有している。多孔構造とは、複数の通路が束状に集められた構造であり、排ガスの通路方向に垂直な断面を見たときに、多孔になっている構造を言う。多孔構造の一例は、ハニカム構造である。メイン触媒３２ｂは、排気通路の通路方向の長さｃが、通路方向に垂直な方向の最大幅より長い。メイン触媒３２ｂは、排気通路の通路方向に垂直な方向の断面積が、メイン触媒３２ｂの前および後の排気通路の通路方向に垂直な方向の断面積より大きい。

メイン触媒３２ｂは、排気通路において、消音器３４および下流排気管３１Ｂの接合部３４ａより、エンジン２０の燃焼室２０ａの近くに配置されている。ここで、近くとは、燃焼室２０ａからメイン触媒３２ｂの上流端までの排気通路の長さ（ａ＋ｂ）が、メイン触媒３２ｂの下流端から消音器３４と下流排気管３１Ｂとの接合部３４ａまでの排気通路の長さ（ｄ）よりも短いことを意味する。メイン触媒３２ｂの上流端とは、排気通路の距離で、シリンダヘッド部２６の排気口２６Ｈに最も近いメイン触媒３２ｂの端である。メイン触媒３２ｂの下流端とは、排気通路の距離で、消音器３４に最も近いメイン触媒３２ｂの端である。

消音器３４は、膨張室、絞り部を有し、排ガスの脈動波を抑制することで排気音の音量を低減する。消音器３４の下流端には、大気に面する放出口３４ｅが設けられている。消音器３４を通過した排ガスは、放出口３４ｅから大気へ放出される。消音器３４は、自動二輪車１の車体に支持されている。

以上のように、本実施形態１のエンジンユニットおよび自動二輪車１によれば、排気通路における消音器３４より単気筒４ストロークエンジン２０の燃焼室２０ａに近い位置に設けられるメイン触媒３２ｂより、上流の区間の上流排気管３１Ｗの少なくとも一部を、二重管により構成した。上流排気管３１Ｗの一端は単気筒４ストロークエンジン２０に接続されており、メイン触媒３２ｂをこの接続部に近づけたことで、振動に対する耐久性が確保しやすい。また、メイン触媒３２ｂより上流の区間の上流排気管３１Ｗの少なくとも一部を二重管により構成したので、振動に対する耐久性が確保しやすい。しかも、一般的な単気筒４ストロークエンジンの排気管に特有である断面積が比較的小さいというデメリットをメリットとして利用することで、上流排気管３１Ｗを二重管にしても、排気装置の大型化を抑制しつつ、振動に対する耐久性が確保できる。また、メイン触媒３２ｂを単気筒４ストロークエンジン２０の燃焼室２０ａに近づけたので、メイン触媒３２ｂの早期活性の促進を図ることができる。また、メイン触媒３２ｂより上流の区間の上流排気管３２Ｗの少なくとも一部を二重管により構成したので、メイン触媒３２ｂの早期活性の促進を図ることができる。従って、単気筒４ストロークエンジン２０を有するエンジンユニット１９において、排気装置の中で大きい部品である消音器３４の外にメイン触媒３２ｂを出しても、メイン触媒３２ｂの早期活性の促進を図りつつ、排気装置をコンパクトにできる。

さらに、特許文献１の構成を詳細に検討すると、触媒を排気通路の消音器の上流に配置する場合、排気装置をコンパクトにしたいという要請、或いは、熱害対策の要請により、触媒の配置に制約が生じることが分かった。一般に、単気筒４ストロークエンジンでは、気筒毎に燃焼タイミングの異なる複数気筒エンジンと比較して、排ガスが間欠的に排出される時間間隔が長い。さらに、単気筒４ストロークエンジンの排気管の横断面は、複数気筒エンジンの排気装置の集合管と比較して小さい。これにより、単気筒４ストロークエンジンでは排気通路から外気への熱伝導が大きくなる。よって、単気筒４ストロークエンジンでは、排ガスが排気通路を進む過程で、排ガスの温度が低下しやすい。そして、上述した触媒の配置の制約、ならびに、排気通路内での排ガスの温度低下という要因から、単気筒４ストロークエンジンでは、触媒を消音器より上流の排気通路に配置するだけでは、触媒の早期活性の促進が十分に得られないことが分かった。

しかしながら、本実施形態によれば、メイン触媒３２ｂが、排気通路において、消音器３４よりエンジン２０の燃焼室２０ａの近くに配置される。さらに、上流排気管３１Ｗが二重管であるので、エンジン２０の排気口からメイン触媒３２ｂまでの排気通路の長さが長くなっても、ここを通過する排ガスの温度低下を小さくすることができる。よって、エンジン２０の排気口からメイン触媒３２ｂまでの排気通路の長さに拘わらずに、メイン触媒３２ｂの早期活性を図ることができる。これらにより、メイン触媒３２ｂの早期活性を図りつつ、メイン触媒３２ｂの配置の自由度を高めることができる。

さらに、本実施形態１のエンジン２０は、単気筒４ストローク型である。このため、複数気筒エンジンの排気装置の集合管と比較して、排気通路の横断面が小さい。よって、上流排気管３１Ｗを二重管により構成しても、上流排気管３１Ｗの太さは、単気筒４ストロークエンジン２０の大きさ、または、消音器３４の太さを基準にして、過大にならない。さらに、上流排気管３１Ｗは、なんら工夫がないと、メイン触媒３２ｂの熱が伝わって非常に高温になるが、本発明では、メイン触媒３２ｂの上流排気管３１Ｗを二重管にすることで、上流排気管３１Ｗの表面の温度を低く保つことができる。よって、上流排気管３１Ｗと、他の構成とのクリアランスを小さくすることが可能である。さらに、上流排気管３１Ｗに、過大な熱プロテクターも不要となる。これらにより、排気装置をコンパクトにできる。

よって、本実施形態１によれば、メイン触媒３２ｂの早期活性の促進を図ることができ、且つ、排気装置をコンパクトにすることができる。

（実施形態２）
図５は、本発明の実施形態２の自動二輪車を示す側面図である。図６は、実施形態２の自動二輪車の底面図である。図７は、実施形態２の自動二輪車の車体カバーを外した状態の側面図である。図８は、実施形態２の自動二輪車の車体カバーを外した状態の底面図である。

実施の形態２の乗り物は、いわゆるストリート型の自動二輪車５０である。

自動二輪車５０は、燃料タンク５１と、シート５２と、内燃機関であるエンジン６０と、それらを支持する車体フレーム５３とを備えている。車体フレーム５３の前方にはヘッドパイプ５４が設けられ、ヘッドパイプ５４にはステアリングシャフトが支持され、ステアリングシャフトの上部にはハンドル５５が設けられている。また、ステアリングシャフトの下部にはフロントフォーク５６が設けられている。フロントフォーク５６の下端部には、前輪５７が回転自在に支持されている。車体フレーム５３にはスイングアーム５８が揺動自在に支持され、スイングアーム５８の後端部には後輪５９が回転自在に支持されている。車体フレーム５３は、ヘッドパイプ５４から後斜め下向きに延びる上メインフレーム部材５３Ａと、下メインフレーム部材５３Ｂとを有する。

自動二輪車５０は、エンジンユニットとして、エンジン６０と、上流排気管６７Ｗと、下流排気管６７Ｂと、触媒ユニット６８と、消音器６９とを備えている。

エンジン６０は、単気筒の４ストロークエンジンであり、クランクケース部６１と、クランクケース部６１から上方且つ前方に延びるシリンダ部６２と、シリンダ部６２の上部に接続されたシリンダヘッド部６３と、シリンダヘッド部６３の上部に接続されたヘッドカバー６４とを備えている。

クランクケース部６１には、クランク軸および変速機構等が内蔵されている。クランクケース部６１内には潤滑用のオイルが貯蔵されており、かかるオイルはオイルポンプによって搬送され、エンジン６０内を循環している。

シリンダヘッド部６３には、吸気の通路および排ガスの通路が形成されている。この吸気の通路には吸気管６６が接続され、排ガスの通路の下流端には排ガスを下流に流す上流排気管６７Ｗが接続されている。

上流排気管６７Ｗは、排気管のうちメイン触媒６８ｂより上流の区間に相当する。上流排気管６７Ｗは、一端がエンジン６０の排気口に接続され、他端が触媒ユニット６８に接続される。下流排気管６７Ｂは、一端が触媒ユニット６８に接続され、他端部が消音器６９に接続される。上流排気管６７Ｗは、シリンダヘッド部６３の排ガスの通路から触媒ユニット６８へ排ガスを流し、下流排気管６７Ｂは触媒ユニット６８から消音器６９へ排ガスを流す。下流排気管６７Ｂと消音器６９との接合部６９ａは、下流排気管６７Ｂの下流端に位置してもよいし、下流排気管６７Ｂの下流部の途中に位置してもよい。

上流排気管６７Ｗは、二重管により構成される。二重管は、上流排気管６７Ｗの少なくとも半分以上の範囲に設けられている。

触媒ユニット６８は、筒状のケーシングと、メイン触媒６８ｂとを有する。メイン触媒６８ｂは、ケーシングの内部に固定されている。メイン触媒６８ｂは、三元触媒であり、排ガスを通過させることで、排ガスを浄化する。メイン触媒６８ｂは、排気通路の中で最も浄化性能の高い触媒である。メイン触媒６８ｂは、上流排気管６７Ｗの通路幅より十分に細い複数の通路が設けられた多孔構造を有している。メイン触媒６８ｂは、排気通路の通路方向の長さが、通路方向に垂直な方向の最大幅より長い。メイン触媒６８ｂは、排気通路の通路方向に垂直な方向の断面積が、メイン触媒６８ｂの前および後の排気通路の通路方向に垂直な方向の断面積より大きい。

メイン触媒６８ｂは、排気通路において、消音器６９および下流排気管６７Ｂの接合部６９ａより、エンジン６０の燃焼室の近くに配置されている。ここで、近くとは、燃焼室からメイン触媒６８ｂの上流端までの排気通路の長さが、メイン触媒６８ｂの下流端から消音器６９と下流排気管６７Ｂとの接合部６９ａまでの排気通路の長さよりも短いことを意味する。

消音器６９は、膨張室、絞り部を有し、排ガスの脈動波を抑制することで排気音の音量を低減する。消音器６９の下流端には、大気に面する放出口が設けられている。消音器６９を通過した排ガスは、放出口から大気へ放出される。消音器６９は、自動二輪車５０の車体に支持されている。

以上のように、本実施形態２のエンジンユニットおよび自動二輪車５０によれば、排気通路における消音器６９より単気筒４ストロークエンジン６０の燃焼室に近い位置に設けられるメイン触媒６８ｂより、上流の区間の上流排気管６７Ｗの少なくとも一部を、二重管により構成した。上流排気管６７Ｗの一端は単気筒４ストロークエンジン６０に接続されており、メイン触媒６８ｂをこの接続部に近づけたことで、振動に対する耐久性が確保しやすい。また、メイン触媒６８ｂより上流の区間の上流排気管６７Ｗの少なくとも一部を二重管により構成したので、振動に対する耐久性が確保しやすい。しかも、一般的な単気筒４ストロークエンジンの排気管に特有である断面積が比較的小さいというデメリットをメリットとして利用することで、上流排気管６７Ｗを二重管にしても、排気装置の大型化を抑制しつつ、振動に対する耐久性が確保できる。また、メイン触媒６８ｂを単気筒４ストロークエンジン６０の燃焼室に近づけたので、メイン触媒６８ｂの早期活性の促進を図ることができる。また、メイン触媒６８ｂより上流の区間の上流排気管６７Ｗの少なくとも一部を二重管により構成したので、メイン触媒６８ｂの早期活性の促進を図ることができる。従って、単気筒４ストロークエンジン６０を有するエンジンユニットにおいて、排気装置の中で大きい部品である消音器６９の外にメイン触媒６８ｂを出しても、メイン触媒６８ｂの早期活性の促進を図りつつ、排気装置をコンパクトにできる。

よって、本実施形態２によれば、メイン触媒６８ｂの早期活性の促進を図ることができ、且つ、排気装置をコンパクトにすることができる。

（実施形態３）
図９は、本発明の実施形態３の自動二輪車を示す側面図である。図１０は、実施形態３の自動二輪車の底面図である。図１１は、実施形態３の自動二輪車の車体カバーを外した状態の側面図である。図１２は、実施形態３の自動二輪車の車体カバーを外した状態の底面図である。

図１０は、リンク機構の一部を破断してエンジン９３の排気口の周辺を露出している。

実施形態３の鞍乗型車両は、いわゆるスクータ型の自動二輪車８０である。実施形態３の自動二輪車８０は、排気通路が、左リンク部材１０６と右リンク部材１０５との間の通らずに、シリンダヘッド部９７から消音器１０１まで延びているスクータ型の車両の一例を示す。

自動二輪車８０は、車体フレーム８１を有している。車体フレーム８１は、全体として車両前後方向に延びた形態である。車体フレーム８１は、ヘッドフレーム８２と、ヘッドフレーム８２から斜め下後方へ延びたメインフレーム８３とを備えている。また、車体フレーム８１は、メインフレーム８３の下端から後方へ略水平に延びた左右一対のサイドフレーム８４と、サイドフレーム８４の後端から斜め上後方へ延びた左右一対のリアフレーム８５とを備えている。また、車体フレーム８１は、リアフレーム８５の後端から後方へ略水平に延びた左右一対のシートフレーム８６を備えている。

ヘッドフレーム８２には、ハンドル８７から下方へ延ばしたフロントフォーク８８が挿通されている。フロントフォーク８８の下端部に前輪８９が取り付けられている。これにより、前輪８９は、フロントフォーク８８を介して車体フレーム８１に支持されている。左右一対のサイドフレーム８４には足載せ板９０が取り付けられている。左右一対のサイドフレーム８４によって、足載せ板支持部が構成されている。この足載せ板９０は、後述するシート９１に着座した搭乗者が足を置く場所である。したがって、足載せ板９０は、シート９１の前方に配置されている。

足載せ板９０は、車両前後方向に延びている。車両前後方向において、足載せ板９０は、緩やかに湾曲した形状とされている。足載せ板９０は、足載せ板９０の中間部から後端部に向かうほど、上方に反っている。

リアフレーム８５およびシートフレーム８６には、収納ボックスが取り付けられていてもよい。収納ボックスは、車両左右方向において左右両シートフレーム８６の間に配置するとよい。収納ボックスは、上面が解放された箱型に形成するとよい。

シートフレーム８６には、シート９１が取り付けられている。シート９１は、車両前後方向において車体フレーム８１の中間部から後端にかけて延びている。収納ボックスはシート９１の下方に配置されている。シート９１は、収納ボックスの上面の開口を開閉するための蓋としての機能を兼ね備えている。

シート９１の下方には、このシート９１の下方の空間としての下方空間Ｇ１（図１１を参照）が形成されている。収納ボックスは、下方空間Ｇ１に配置されている。

リアフレーム８５には、車体カバー９２が取り付けられている。車体カバー９２は、足載せ板９０の後部から上方に立ち上がった形態とされている。車体カバー９２は、シート９１の下方空間Ｇ１（図１１）の一部を覆うように配置されている。車体カバー９２は、収納ボックス、および、後述するエンジン９３の前端部の前方、左方および右方を覆う。

車体フレーム８１には、ユニットスイングタイプのエンジン９３が取り付けられている。図１２に示すように、エンジン９３は、車体フレーム８１に対してピボット軸９４回りに揺動が可能である。具体的には、エンジン９３から前方に延伸して右リンク部材１０５と左リンク部材１０６とが設けられており、右リンク部材１０５と左リンク部材１０６とがそれぞれの先端でピボット軸９４に回動可能に接続されている。また、エンジン９３は、右方および左方のそれぞれでピボット軸１０７に回動可能に接続されている。

自動二輪車８０は、エンジンユニットとして、エンジン９３と、上流排気管９９Ｗと、下流排気管９９Ｂと、触媒ユニット１００と、消音器１０１とを備えている。

エンジン９３は、単気筒４ストロークエンジンである。エンジン９３の前端が車体カバー９２によって覆われている。エンジン９３は、シート９１の下方空間Ｇ１（図１１）において、車体カバー９２の後方に配置されている。エンジン９３は、クランクケース部９５（図１１）と、クランクケース部９５から前方に延びるシリンダ部９６（図１０）と、シリンダ部９６の前方に接続されたシリンダヘッド部９７（図１０）とを備えている。エンジン９３の動力により、後輪１０３が駆動される。

クランクケース部９５（図１１）は、エンジン９３の後端部を構成している。クランクケース部９５には、車両の左右方向に延びるクランク軸が収容されている。クランク軸の右端部には、ファン９８が一体に回転可能に連結されている。ファン９８は、クランク軸の回転によって駆動される。ファン９８は、エンジン９３を冷却するために空気を取り入れ、空気を冷却風として導入する。

シリンダヘッド部９７（図１０）は、シリンダ部９６の前部に接続されており、エンジン９３の前端部を構成している。シリンダヘッド部９７には、吸気の通路および排ガスの通路が形成されている。この吸気の通路には吸気管が接続され、排ガスの通路の下流端には排ガスを下流に流す上流排気管９９Ｗが接続されている。

上流排気管９９Ｗは、排気管のうちメイン触媒１００ｂより上流の区間に相当する。上流排気管９９Ｗは、一端がエンジン９３の排気口に接続され、他端が触媒ユニット１００に接続される。下流排気管９９Ｂは、一端が触媒ユニット１００に接続され、他端部が消音器１０１に接続される。上流排気管９９Ｗは、シリンダヘッド部９７の排ガスの通路から触媒ユニット１００へ排ガスを流し、下流排気管９９Ｂは触媒ユニット１００から消音器１０１へ排ガスを流す。下流排気管９９Ｂと消音器１０１との接合部１０１ａは、下流排気管９９Ｂの下流端に位置してもよいし、下流排気管９９Ｂの下流部の途中に位置してもよい。

上流排気管９９Ｗは、二重管により構成される。二重管は、上流排気管９９Ｗの少なくとも半分以上の範囲に設けられている。

触媒ユニット１００は、筒状のケーシングと、メイン触媒１００ｂとを有する。メイン触媒１００ｂは、ケーシングの内部に固定されている。メイン触媒１００ｂは、三元触媒であり、排ガスを通過させることで、排ガスを浄化する。メイン触媒１００ｂは、排気通路の中で最も浄化性能の高い触媒である。メイン触媒１００ｂは、上流排気管９９Ｗの通路幅より十分に細い複数の通路が設けられた多孔構造を有している。メイン触媒１００ｂは、排気通路の通路方向の長さが、通路方向に垂直な方向の最大幅より長い。メイン触媒１００ｂは、排気通路の通路方向に垂直な方向の断面積が、メイン触媒１００ｂの前および後の排気通路の通路方向に垂直な方向の断面積より大きい。

メイン触媒１００ｂは、排気通路において、消音器１０１および下流排気管９９Ｂの接合部１０１ａより、エンジン９３の燃焼室の近くに配置されている。ここで、近くとは、燃焼室からメイン触媒１００ｂの上流端までの排気通路の長さが、メイン触媒１００ｂの下流端から消音器１０１と下流排気管９９Ｂとの接合部１０１ａまでの排気通路の長さよりも短いことを意味する。

消音器１０１は、膨張室、絞り部を有し、排ガスの脈動波を抑制することで排気音の音量を低減する。消音器１０１の下流端には、大気に面する放出口が設けられている。消音器１０１を通過した排ガスは、放出口から大気へ放出される。消音器１０１は、自動二輪車８０の車体に支持されている。

以上のように、本実施形態３のエンジンユニットおよび自動二輪車８０によれば、排気通路における消音器１０１より単気筒４ストロークエンジン９３の燃焼室に近い位置に設けられるメイン触媒１００ｂより、上流の区間の上流排気管９９Ｗの少なくとも一部を、二重管により構成した。上流排気管９９Ｗの一端は単気筒４ストロークエンジン９３に接続されており、メイン触媒１００ｂをこの接続部に近づけたことで、振動に対する耐久性が確保しやすい。また、メイン触媒１００ｂより上流の区間の上流排気管９９Ｗの少なくとも一部を二重管により構成したので、振動に対する耐久性が確保しやすい。しかも、一般的な単気筒４ストロークエンジンの排気管に特有である断面積が比較的小さいというデメリットをメリットとして利用することで、上流排気管９９Ｗを二重管にしても、排気装置の大型化を抑制しつつ、振動に対する耐久性が確保できる。また、メイン触媒１００ｂを単気筒４ストロークエンジン９３の燃焼室に近づけたので、メイン触媒１００ｂの早期活性の促進を図ることができる。また、メイン触媒１００ｂより上流の区間の上流排気管９９Ｗの少なくとも一部を二重管により構成したので、メイン触媒１００ｂの早期活性の促進を図ることができる。従って、単気筒４ストロークエンジン９３を有するエンジンユニットにおいて、排気装置の中で大きい部品である消音器１０１の外にメイン触媒１００ｂを出しても、メイン触媒１００ｂの早期活性の促進を図りつつ、排気装置をコンパクトにできる。

よって、本実施形態３によれば、メイン触媒１００ｂの早期活性の促進を図ることができ、且つ、排気装置をコンパクトにすることができる。

（実施形態４）
図１３は、本発明の実施形態４の自動二輪車を示す側面図である。図１４は、実施形態４の自動二輪車の底面図である。図１５は、実施形態４の自動二輪車の車体カバーを外した状態の側面図である。図１６は、実施形態４の自動二輪車の車体カバーを外した状態の底面図である。

実施形態４の鞍乗型車両は、いわゆるスポーツスクータ型の自動二輪車１２０である。実施形態４の自動二輪車１２０は、排気通路が、左リンク部材１４３と右リンク部材１４２との間を通って、シリンダヘッド部１３７から消音器１４０まで延びているスクータ型の車両の一例を示す。

自動二輪車１２０は、その前部にハンドル１２１を有している。ハンドル１２１は、ヘッドパイプ１２２を挿通するステアリング軸１２３およびフロントフォーク１２４を介して、前輪１２５を操舵可能である。ヘッドパイプ１２２には、車体フレーム１２６が結合されている。

ヘッドパイプ１２２の上部は、カウリング１２７によって覆われている。車体フレーム１２６の全体が、車体カバー１２８によって覆われている。車体カバー１２８の上部には、シート１２９が配置されている。

車体フレーム１２６は、メインフレーム１３０を含んでいる。メインフレーム１３０には、エンジン１３１が取り付けられている。エンジン１３１は、車体フレーム１２６に対してピボット軸１３２回りに回動可能に支持されている。具体的には、図１６に示すように、エンジン１３１は、右方および左方のそれぞれでピボット軸１３２に回動可能に接続されている。また、エンジン１３１から後方且つ下方に延伸して右リンク部材１４２と左リンク部材１４３とが設けられており、右リンク部材１４２と左リンク部材１４３とがそれぞれの先端でピボット軸１４４に回動可能に接続されている。

車体フレーム１２６には、スイングアーム１３３が揺動自在に支持され、スイングアーム１３３の後端部には後輪１３４が回転自在に支持されている。これにより、エンジン１３１は、後輪１３４と共にピボット軸１３２回りにスイング可能である。

自動二輪車１２０は、エンジンユニットとして、エンジン１３１と、上流排気管１３８Ｗと、下流排気管１３８Ｂと、触媒ユニット１３９と、消音器１４０とを備えている。

エンジン１３１は、単気筒４ストロークエンジンであり、クランクケース部１３５と、シリンダ部１３６と、シリンダヘッド部１３７と、を含んでいる。クランクケース部１３５には、クランク軸が収容されている。クランクケース部１３５の前壁にシリンダ部１３６、およびシリンダヘッド部１３７が順に積層されている。これらクランクケース部１３５、シリンダ部１３６、およびシリンダヘッド部１３７は、ボルトなどを用いて互いに連結されている。

シリンダヘッド部１３７には、吸気の通路及び排ガスの通路が形成されている。この吸気の通路には吸気管が接続され、排ガスの通路の下流端には排ガスを下流に流す上流排気管１３８Ｗが接続されている。

上流排気管１３８Ｗは、排気管のうちメイン触媒１３９ｂより上流の区間に相当する。上流排気管１３８Ｗは、一端がエンジン１３１の排気口に接続され、他端が触媒ユニット１３９に接続される。下流排気管１３８Ｂは、一端が触媒ユニット１３９に接続され、他端部が消音器１４０に接続される。上流排気管１３８Ｗは、シリンダヘッド部１３７の排ガスの通路から触媒ユニット１３９へ排ガスを流し、下流排気管１３８Ｂは触媒ユニット１３９から消音器１４０へ排ガスを流す。下流排気管１３８Ｂと消音器１４０との接合部１４０ａは、下流排気管１３８Ｂの下流端に位置してもよいし、下流排気管１３８Ｂの下流部の途中に位置してもよい。

上流排気管１３８Ｗは、二重管により構成される。二重管は、上流排気管１３８Ｗの少なくとも半分以上の範囲に設けられている。

触媒ユニット１３９は、筒状のケーシングと、メイン触媒１３９ｂとを有する。メイン触媒１３９ｂは、ケーシングの内部に固定されている。メイン触媒１３９ｂは、三元触媒であり、排ガスを通過させることで、排ガスを浄化する。メイン触媒１３９ｂは、排気通路の中で最も浄化性能の高い触媒である。メイン触媒１３９ｂは、上流排気管１３８Ｗの通路幅より十分に細い複数の通路が設けられた多孔構造を有している。メイン触媒１３９ｂは、排気通路の通路方向の長さが、通路方向に垂直な方向の最大幅より長い。メイン触媒１３９ｂは、排気通路の通路方向に垂直な方向の断面積が、メイン触媒１３９ｂの前および後の排気通路の通路方向に垂直な方向の断面積より大きい。

メイン触媒１３９ｂは、排気通路において、消音器１４０および下流排気管１３８Ｂの接合部１４０ａより、エンジン１３１の燃焼室の近くに配置されている。ここで、近くとは、燃焼室からメイン触媒１３９ｂの上流端までの排気通路の長さが、メイン触媒１３９ｂの下流端から消音器１４０と下流排気管１３８Ｂとの接合部１４０ａまでの排気通路の長さよりも短いことを意味する。

消音器１４０は、膨張室、絞り部を有し、排ガスの脈動波を抑制することで排気音の音量を低減する。消音器１４０の下流端には、大気に面する放出口が設けられている。消音器１４０を通過した排ガスは、放出口から大気へ放出される。消音器１４０は、自動二輪車１２０の車体に支持されている。

以上のように、本実施形態４のエンジンユニットおよび自動二輪車１２０によれば、排気通路における消音器１４０より単気筒４ストロークエンジン１３１の燃焼室に近い位置に設けられるメイン触媒１３９ｂより、上流の区間の上流排気管１３８Ｗの少なくとも一部を、二重管により構成した。上流排気管１３８Ｗの一端は単気筒４ストロークエンジン１３１に接続されており、メイン触媒１３９ｂをこの接続部に近づけたことで、振動に対する耐久性が確保しやすい。また、メイン触媒１３９ｂより上流の区間の上流排気管１３８Ｗの少なくとも一部を二重管により構成したので、振動に対する耐久性が確保しやすい。しかも、一般的な単気筒４ストロークエンジンの排気管に特有である断面積が比較的小さいというデメリットをメリットとして利用することで、上流排気管１３８Ｗを二重管にしても、排気装置の大型化を抑制しつつ、振動に対する耐久性が確保できる。また、メイン触媒１３９ｂを単気筒４ストロークエンジン１３１の燃焼室に近づけたので、メイン触媒１３９ｂの早期活性の促進を図ることができる。また、メイン触媒１３９ｂより上流の区間の上流排気管１３８Ｗの少なくとも一部を二重管により構成したので、メイン触媒１３９ｂの早期活性の促進を図ることができる。従って、単気筒４ストロークエンジン１３１を有するエンジンユニットにおいて、排気装置の中で大きい部品である消音器１４０の外にメイン触媒１３９ｂを出しても、メイン触媒１３９ｂの早期活性の促進を図りつつ、排気装置をコンパクトにできる。

よって、本実施形態４によれば、メイン触媒１３９ｂの早期活性の促進を図ることができ、且つ、排気装置をコンパクトにすることができる。

以上、本発明の各実施の形態について説明した。

なお、上記実施の形態では、メイン触媒は、多孔構造、および、通路方向の長さが通路方向に垂直な方向の最大幅より長い、ならびに、通路方向に垂直な断面積がメイン触媒の前又は後の排気通路の通路方向に垂直な断面積より大きいと説明した。しかしながら、メイン触媒は、このような構造を有してなくてもよく、排気通路の中で排ガスの浄化能力が最大の触媒であればよい。本明細書においては、触媒物質および担体を含んだ構成を、触媒と呼んでいる。また、メイン触媒は、複数ピースの触媒が近接して配置された構成としてもよい。ここで、近接とは、触媒の各ピースの排ガスの通路長よりも短い間隔を示す。複数ピースの触媒の担体または触媒物質の組成は、同一でも、複数種類でもよい。

また、本発明においては、排気通路には１つの触媒が設けられていてもよいし、複数の触媒が設けられていてもよい。１つの触媒が設けられている場合には、この触媒がメイン触媒となる。また、複数の触媒が設けられている場合には、複数の触媒のうち、最も浄化能力の大きい触媒がメイン触媒となる。

また、上記実施の形態では、メイン触媒の配置について、図面を用いて具体的に説明したが、メイン触媒の配置は、図面に示された配置に限定されない。メイン触媒の配置は、排気通路において、消音器より、４ストロークエンジンの燃焼室の近くに配置されていればよい。ここで、近くとは、排気通路に沿った距離が短いことを意味する。

また、上記実施の形態の上流排気管の二重管構造は、内管と外管との間に間隙が有り、内管と外管とが排気通路の途中で接触しない構造であってもよい。また、実施の形態の上流排気管の二重管構造は、内管と外管とが排気通路の途中で部分的に接触している、或いは密着している構造であってもよい。

また、上記実施の形態では、排気管として、上流排気管と下流排気管とに二分された構成を示した。しかしながら、上流排気管と触媒ユニットのケーシングと下流排気管とが一体的に形成されていてもよい。また、下流排気管も二重管となっていてもよい。

本発明は、多くの異なった形態で具現化され得るものである。この開示は本発明の原理の実施形態を提供するものと見なされるべきである。それらの実施形態は、本発明をここに記載しかつ／または図示した好ましい実施形態に限定することを意図するものではないという了解のもとで、多くの図示実施形態がここに記載されている。

本発明の図示実施形態を幾つかここに記載した。本発明は、ここに記載した各種の好ましい実施形態に限定されるものではない。本発明は、この開示に基づいて当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ（例えば、各種実施形態に跨る特徴の組み合わせ）、改良および／または変更を含むあらゆる実施形態をも包含する。クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施形態に限定されるべきではない。そのような実施形態は非排他的であると解釈されるべきである。例えば、この開示において、「好ましくは」や「よい」という用語は非排他的なものであって、「好ましいがこれに限定されるものではない」や「よいがこれに限定されるものではない」ということを意味するものである。

本発明は、単気筒４ストロークエンジンを有するエンジンユニット、並びに、エンジンユニットの動力で移動する乗り物に利用できる。

１、５０、８０、１２０ 自動二輪車
２、５３、８１、１２６ 車体フレーム
３、５４、１２２ ヘッドパイプ
４、８３、１３０ メインフレーム
８、５７、８９、１２５ 前輪
１５、５９、１０３、１３４ 後輪
２０、６０、９３、１３１ エンジン
２０ａ 燃焼室
２４、６２、９６、１３６ シリンダ部
２６、６３、９７、１３７ シリンダヘッド部
３１Ｗ、６７Ｗ、９９Ｗ、１３８Ｗ 上流排気管
３１Ｂ、６７Ｂ、９９Ｂ、１３８Ｂ 下流排気管
３２、６８、１００、１３９ 触媒ユニット
３２ｂ、６８ｂ、１００ｂ、１３９ｂ メイン触媒
３４、６９、１０１、１４０ 消音器
３４ａ、６９ａ、１０１ａ、１４０ａ 接合部

Claims (4)

1. シリンダヘッド部とシリンダ部とを有する単気筒４ストロークエンジンと、
   前記単気筒４ストロークエンジンの排気音を抑制する消音器と、
   一端が前記単気筒４ストロークエンジンに接続され、他端が前記消音器に接続され、前記単気筒４ストロークエンジンの排ガスを流す排気管と、
   前記単気筒４ストロークエンジンの排ガスを流す排気通路内で最大の浄化能力を有するメイン触媒と、
   を備え、
   前記排気通路における前記消音器より前記単気筒４ストロークエンジンの燃焼室に近い位置に設けられる前記メイン触媒より上流の区間の前記排気管の少なくとも一部が二重管により構成されている、
   エンジンユニット。
2. 前記メイン触媒より上流の区間の前記排気管のうち、少なくとも半分以上が二重管により構成されている、
   請求項１記載のエンジンユニット。
3. 前記メイン触媒の排ガスの流れ方向に直交する断面積は、前記メイン触媒の前および後の排気通路の排ガスの流れ方向に直交する断面積より大きい、
   請求項１記載のエンジンユニット。
4. 請求項１から請求項３の何れか一項に記載のエンジンユニットを有する乗り物。
   
   

Images