JP4397784B2 - 自動二輪車およびその排気機構 - Google Patents

Description

本発明は、自動二輪車用の排気機構、および、この排気機構を備えた自動二輪車に関する。エンジンからの燃焼ガス（以下、排気ガスという）を排出する排気管やマフラを含む排気機構であって、排気センサを備えている排気機構、および、この排気機構を備えた自動二輪車に関する。

通常、自動二輪車のエンジンでは、そのエンジンに排気管が接続され、この排気管の後端には排気ガス浄化用の触媒を内蔵したマフラが接続されている。そして、最近では排気管に酸素センサ等の排気センサを備えたものが見受けられる。たとえば酸素センサは、排気ガス中の酸素濃度を検出するためのものであり、この検出酸素濃度から算出された空燃比が設定空燃比となるように燃料の供給量をフィードバック制御するために用いられる。

たとえば特許文献１に開示された自動二輪車の排気構造は二気筒エンジンに接続された二本の排気管を有している。さらに、排気ガスによる背圧の上昇を抑制するために、この二本の排気管同士を連通する連結管を備えている。そして、排気センサが連結管より後方（排気ガスの流れでいう下流側）の一方の排気管に取り付けられている。この位置に排気センサを取り付けることにより、いずれの排気管中の排気ガスの酸素濃度をもこの一個の排気センサで検出しようというものである。

しかしながら、多気筒エンジンの場合、各気筒ごと、すなわち各気筒に接続された排気管ごとの排気ガスについてその酸素濃度を計測する方がより適正な燃料供給制御が可能となる。近時の排気ガス規制に対応するにも気筒ごとに計測するのが好ましい。

ところで、排気ガスは前記触媒によって効率よく処理されるべきものであり、そのため、排気センサ（酸素センサ）によって計測された排気ガスを、その組成が変化しないうちに触媒に送り込むのが望ましい。かかる目的のためには、排気センサは触媒の上流側に近接して設けるのが好ましい。

一方、排気センサの検出部は通常はセラミックスから成型され、且つ、ヒータを内蔵して高温状態で使用されるものであり、急冷されたり大きな外力が加わったりすると破損する畏れがある。したがって、エンジン始動時の凝縮水による急冷を避けるために、排気センサは排気管の側部から上部にかけて取り付けられ、上方または斜め上方に向けられている。しかし、排気センサの取り付け位置によっては乗員等によって排気センサに外力が加えられることがある。これを防止するために排気センサの上方に強固なガードを設置することが考えられるが、コストの面で大きな負担になることはもとより、外観向上が重視される自動二輪車にとってかかる付属物は好ましくない。

そこで、排気管がエンジンの排気ポートからすぐにエンジンの直下を通って後方に延びるように配設された自動二輪車では、エンジンの下方に位置する排気管部分に排気センサを取り付けて、外力が加わりにくくなるように工夫したものもある。しかし、これでは排気センサの位置が前記触媒から大きく離間してしまう。
特開２００３−９０２１６号公報

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、効率的な燃料供給制御が可能となり、且つ、排気センサが外力から効果的に保護されるように配設された排気機構、および、この排気機構を備えた自動二輪車を提供することを目的としている。

本発明に係る自動二輪車用の排気機構は、
前記自動二輪車に搭載されたＶ字状二気筒のエンジンの各気筒に接続され、車体の側方を上下に並んで前記エンジンから後方へ延びるように配置された上部排気管および下部排気管と、
該上部排気管に接続された上部マフラおよび下部排気管に接続された下部マフラと、
前記上部排気管と上部マフラとの接続体に配設された排気センサと、
前記接続体の上方であって、車体から側方に突出した、乗員が足を載せるための棒状のフットステップとを備えており、
前記排気センサが、前記フットステップの下方に位置し、前記フットステップの中心軸から下方へ延びる鉛直線から前記中心軸回りに±約５０゜の範囲に取り付けられている。

このように、排気センサをフットステップの下方に配置することにより、乗員が足をこのフットステップに載せるので排気センサに外力が加えられることが少ない。また、その他の外力を加える可能性があるものに対しても、フットステップが排気センサを防護する形となる。なお、排気管とマフラとの接続体とは、排気管とマフラとを溶接を含む種々の方法で一体化したものであり、排気管とマフラとの全体を表すものである。一の排気管と一のマフラとを接続したものはもとより、複数の排気管を最終的に一つのマフラに接続したものなどをも含む。

前記自動二輪車が、少なくとも二名が前後に乗車可能な自動二輪車であって、後部の乗員用に配設されたフットステップのうちの少なくとも一つの下方に前記排気センサを配置することができる。後部の乗員とは、当該自動二輪車を運転する最前の乗員を除いた乗員である。排気センサが結果的にマフラ内の触媒に接近することになり、排気センサによって検出された排気ガスの性質が大きく変化しないうちに触媒に送り込まれるので、効率的な燃料供給制御が可能となる。

前記エンジンが多気筒エンジンであって、
前記エンジンの各気筒に前記排気管が接続され、各排気管にマフラが接続されており、
排気管とマフラとの接続体それぞれに排気センサが配設されているのが好ましい。排気管とマフラとの接続体が複数本配設されることになり、全ての接続体に排気センサが取り付けられるので、より適正な燃料供給制御が可能となるからである。

前記エンジンが多気筒エンジンであって、前記エンジンの各気筒に接続された排気管とこの排気管に接続されたマフラとの接続体が、車体の側方に上下に並んで配置され、最上に位置する排気管とマフラとの接続体に取り付けられた排気センサが、フットステップの下方に位置しているのが好ましい。最上に位置する排気管とマフラとの接続体がその上方のフットステップに最も近くなるため、これに取り付けられた排気センサがフットステップによる防護を効果的に受けることになるからである。

前記エンジンが前後にＶ字状に配列された二気筒を有しており、前記排気管が、二気筒それぞれに接続された上部排気管と下部排気管とから構成されており、前記マフラーが、上部排気管に接続された上部マフラと、下部排気管に接続された下部マフラとから構成されており、上部排気管と上部マフラとの接続体に配設された排気センサが、前記フットステップの下方に位置しているのが好ましい。当該排気センサがフットステップによる防護を効果的に受けることになるからである。

前記排気センサが、平面視で前記フットステップと重なる位置に取り付けられているのが好ましい。排気センサが一層効果的に防護されるからである。

前記排気センサが、前記フットステップに乗った乗員の足がとどかない範囲に取り付けられているのが好ましい。

前記排気センサが排気管またはマフラへの取り付け位置から、上方に向けて車体側へ傾斜して取り付けられているのが好ましい。エンジン始動時生じる畏れのある凝縮水による急冷を避けることができるからである。

本発明に係る自動二輪車用の排気機構は、
エンジンと、このエンジンを搭載した車体と、前述したうちのいずれか一の排気機構とを備えている。

本発明によれば、この排気センサによって効率的な燃料供給制御が可能となり、且つ、この排気センサが外力から効果的に保護される。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態に係る自動二輪車およびその排気機構を説明する。

図１は本発明の自動二輪車の一実施形態を示す右側面図である。以下、「右」とは車体をその前方に見たときの向かって右側を言い、「左」とは車体をその前方に見たときの向かって左側を言う。図１に示す自動二輪車１は、前後に二人が搭乗することができるいわゆるクルーザタイプであり、前輪２と後輪３との間に車体の骨格を成すフレーム４を備え、このフレーム４内にエンジン５が搭載されている。このエンジン５はＶ型二気筒の４サイクルエンジンである。すなわち、エンジン５の前後の気筒８、９が側面視でＶ字状となるように前後に配列されている。このエンジン５は複数の図示しないブラケットを介してフレーム４に固定されている。符号６で示すのはライダー（運転者）のための平板状のフットステップ（前部フットステップ）であり、符号７で示すのは後部に搭乗する乗員のための棒状の収納式フットステップ（後部フットステップであり、タンデムステップとも言う）である。なお、後述するように後部フットステップも前部フットステップと同様な平板状のフットステップを採用してもよい。

前方の気筒８の前部右側または中央部に形成された排気口（図示せず）には下部排気管１１が接続されており、後方の気筒９の後部右側または中央部に形成された排気口（図示せず）には上部排気管１０が接続されている。両排気管１０、１１ともに車体の右側に配置されている。上部排気管１０は、後方気筒９の排気口から若干右側に出てから車体の前方に傾斜して下方に延びる上下管部１０ａと、この上下管部１０ａから連続し、水平方向に湾曲して後方に延びる水平管部１０ｂとを有している。水平管部１０ｂの後端には、上部接続管１８（図２）を介して上部マフラ１２が着脱可能に接続されている。この上部マフラ１２は水平方向後向きに延びている。上部排気管１０と上部マフラ１２とが接続されて、一の接続体が構成される。

下部排気管１１は、前方気筒８の排気口から若干右側に出てから車体の若干後方に傾斜して下方に延びる上下管部１１ａと、この上下管部１１ａから連続し、水平方向に湾曲して後方に延びる水平管部１１ｂとを有している。水平管部１１ｂの後端には下部接続管１９（図２）を介して下部マフラ１３が着脱可能に接続されている。この下部マフラ１３は水平方向後向きに延びている。下部排気管１１と下部マフラ１３とが接続されて、他の一の接続体が構成される。

上部排気管１０の水平管部１０ｂおよび上部マフラ１２は、下部排気管１１の水平管部１１ｂおよび下部マフラ１３の上方に若干の間隔をおいてほぼ平行に配置されている。すなわち、水平部分の両排気管１０ｂ、１１ｂおよび両マフラ１２、１３は互いに上下に配置されている。各マフラ１２、１３内には排気ガスを浄化するための触媒２０（図３）が収容されている。

図１に示される両排気管１０、１１はそれぞれカバー１４、１５によってその右側外面部分が覆われている。この上下のカバー１４、１５は図２および図３に二点鎖線によって示されている。図示のごとく、各カバー１４、１５は各排気管に沿う小径の部分１４ａ、１５ａと、マフラに向かって拡径されたテーパ部分１４ｂ、１５ｂとを有している。図２は排気管とマフラとの接続体を図１におけると同様に車体の右側から見た図である。また、図３は排気管およびマフラを図１に示すものとは反対に車体側から見た図である。

図１〜図３に示すように、両排気管１０、１１は連結管１６によって接続され且つ内部が連通されている。この連結管１６は、上部排気管１０の水平管部１０ｂの前端近傍と、下部排気管１１の水平管部１１ｂの中間部分とに接続されている。

図２〜図５に示すように、上部および下部の排気管１０、１１それぞれに上部排気センサ１７ａおよび下部排気センサ１７ｂが取り付けられている。各排気管に排気センサを設けたのは、前述したようにエンジンの各気筒ごとにその排気ガスのたとえば酸素濃度を検出するのが適正な燃料供給制御を行ううえで好ましいからである。とくにＶ型二気筒の４サイクルエンジンでは、前後の気筒の燃焼タイミングが等間隔ではない。たとえば本実施形態では前方気筒８における点火の後クランク軸が３０５゜回転した時に後方気筒９が点火する３０５゜→４１５゜という不等間隔で燃焼が行われる。したがって、両気筒８、９が吸気した混合気の量や濃度もエンジンの回転数によって互いに異なることがある。その結果として両気筒８、９の排気ガスの成分にも差が生じるので、各気筒（各排気管）について排気センサを設けるのがとくに好ましい。

図４は排気管およびマフラを車体の右側後方から見た斜視図である。また、図５は排気管およびマフラを車体側から見た斜視図である。図２および図３に示すように、各接続管１８、１９の車体側の側面に排気センサ１７を取り付けるための内ネジ式のソケット２１が形成されている。排気センサ１７はカバー１４、１５内で、このソケット２１に対して車体側から斜め下方に向けて螺着されている。したがって、各接続管１８、１９に取り付いた状態の排気センサ１７は、排気管１０、１１より車体側であって、水平からやや上方に向けて突設された状態になる。排気センサ１７の取り付け構造はソケット２１に限定されず、たとえば、排気センサにフランジを形成してボルトによって接続管に固定してもよい。

この各排気センサ１７ａ、１７ｂは上下のマフラ１２、１３内の触媒２０の上流側に近接して設置されるのが好ましい。この排気センサ１７ａ、１７ｂによる検出結果に基づいて触媒２０の処理能力に最適な燃料供給制御を行うので、排気センサ１７ａ、１７ｂによって検出された排気ガスを、その性状が変化しない間に触媒２０に送り込みたいからある。

なお、接続管１８、１９における排気センサ１７の取付部はとくにその側面に限定されない、上面または側面と上面との間でもよい。要するに、エンジン始動時に排気管内を流れる可能性のある水蒸気からの凝縮水が排気センサ１７内に流れ込みにくいような姿勢に取り付ければよい。また、排気センサ１７を車体側に傾斜させて取り付けているのは、外方から外力が加わることを防止し、および、外観の美観を損なうことを防止するためである。排気センサ１７は排気管１０、１１の外方に取り付けられたカバー１４、１５によっても保護され、且つ、このセンサ１７が外観に影響を及ぼすことが防止されている。また、車体側へ傾斜させることにより、以下に述べるように後部フットステップ７によっても防護されるからである。

図１に示すように、上部排気センサ１７ａはちょうど後部フットステップ７の直下に配置されている。そして、後部フットステップ７は棒状を呈しており、その基端部７ａが車体フレーム４に枢支され、それによって収納且つ作用位置に突出可能に構成されている（図６も併せて参照）。図示しないが、上部排気センサ１７ａは、作用位置に突出した後部フットステップ７と、平面視で重なる位置に取り付けられている。図１には収納状態の後部フットステップ７が示されている。この後部フットステップ７を外側方の作用位置へ突出させると、ちょうど上部排気センサ１７ａの上方を、上部排気管１０を垂直に横切るように、水平方向外方へ突出する。この配置により、乗員が足をこのフットステップ７に載せるので上部排気センサ１７ａは外力が加えられたりすることが少ない。また、その他の外力を加える可能性があるものに対しても、後部フットステップ７が上部排気センサ１７ａを防護する形となる。

このような収納式の棒状フットステップ７の場合、上部排気センサ１７ａはフットステップの枢支部（基端部７ａ）の直下となるように配置されるのが好ましい。そうすることにより、フットステップ７が作用位置に突出している場合はもとより、車体の側面に収納されている場合でもその基端部７ａがセンサ１７ａの直上に位置するので排気センサの防護効果が発揮される。また、後部フットステップ７が、前部フットステップ６と同様の平板状を呈している場合は、フットステップ６の下方の位置の範囲が広いので、上部排気センサ１７ａの取り付け位置の自由度は拡がる。

本実施形態では上部排気センサ１７ａの設置位置を後部フットステップ７の直下としているが、後部フットステップ７による効果的な防護を受けうる設置位置は図７および図８に示すように、後部フットステップの実質的に下方といえる位置である。

すなわち、図７に示す収納式棒状フットステップ７の場合、これに置かれる後部乗員の足に接触する確率のきわめて低い範囲に上部排気センサ１７ａを取り付ければよい。後部フットステップ７の中心軸回りに後部乗員の靴Ｓが回転しうる範囲は、この中心軸ＣＡから下方に降ろした鉛直線ＮＬから、前記中心軸ＣＡ回りに上方へ±約５０゜の範囲を除く範囲と考えられる。したがって、この±約５０゜の範囲に上部排気センサ１７ａを取り付ければよい。

図８には平板状の後部フットステップ２２が示されている。平板状のフットステップ２２の場合、後部乗員の靴Ｓがその上で回転する可能性は低いが、設置範囲を以下のとおりに設定する。後部フットステップ２２の前端から下方に降ろした鉛直線ＮＬ１から前方上方へ約５０゜回転した直線ＬＬ１を前方の設置範囲限度とし、後端から下方に降ろした鉛直線ＮＬ２から後方上方へ約５０゜回転した直線ＬＬ２を後方の設置範囲限度とする。フットステップ２２とこの両直線ＬＬ１、ＬＬ２とに囲まれる範囲を上部排気センサ１７ａの取り付け範囲と考えればよい。

以上のセンサ取り付け範囲は、もちろんフットステップの形状や収納式フットステップの収納態様等によって変わりうる。

図１および図３からも判るように、上部排気センサ１７ａを後部フットステップ７のちょうど下方に設置すれば、この位置がマフラ内の触媒２０に対して近接した上流側の位置となる。この位置関係は二人が乗ることのできる自動二輪車であれば、タイプの異なる自動二輪車であったとしても大きく変わることはない。したがって、タイプの異なる自動二輪車の上部排気管（または単一の排気管）における、後部フットステップの下方の部位に上部排気センサを取り付ける際に、触媒に近接した上流位置でないにしても大きく外れてはいない。この場合、マフラ内における触媒の位置をわずかに移動させて後部フットステップの下方の上部排気センサに近接させることは可能である。

また、フットステップによる排気センサを防護する効果を実効あらしめるために、排気管を、その性能や外観を損なわない範囲でフットステップに所定距離まで近づけて配置することも容易である。所定距離とは、たとえばフットステップと排気管との間に容易に乗員の足が進入し得ないような、フットステップと排気管との離間距離である。

そして、図１に示す自動二輪車１の場合、ＥＣＵ（エレクトリックコントロールユニット）やバッテリー等の電機部品を収納したハウジング２３がエンジン３の後方、すなわち、後部フットステップ７の下方の上部排気センサ１７ａの近くに配置されている。その結果、排気センサ１７ａへのハーネスのとり回しが容易となる。

上部排気センサ１７の取り付け位置は、前述した後部フットステップ２２との位置関係の条件および触媒より上流という条件を満たせば、排気管１０に限定することはなくマフラ１２であってもよい。

つぎに、下部排気センサ１７ｂの取り付け位置について説明する。下部排気センサ１７ｂは前述したとおり、触媒２０の上流側に近接した下部接続管１９に取り付けられている。下部排気センサ１７ｂについてはフットステップとの位置関係を考慮していない。一般に、自動二輪車における下部排気管、すなわち複数の排気管が上下に並んで配列されている場合の最上位置の排気管以外の排気管は、直上の排気管に近接して配設されている。下部排気管に取り付けられた下部排気センサのすぐ上には下部排気管にほぼ平行に上部排気管が延設されている。その一例が図１に示すＶ型二気筒４サイクルエンジンの排気管である。したがって、下部排気センサ１７ｂは、その上方を上部排気管１０のカバー１４によって防護されている。そのため、下部排気センサ１７ｂは効果的な燃料供給制御を行うために触媒に近接して設置すれば、外力から防護することを目的にフットステップとの位置関係を考慮する必要はない。

図９には他のＶ型二気筒エンジンの排気機構が示されている。図９は排気管とマフラとの接続体を車体の右側から見た側面図である。この排気機構は前述した排気機構と同様にエンジンの前後の気筒２４、２５それぞれに前部および後部の排気管２６、２７が接続され、この排気管２６、２７が車体の右側を後方に向けて延設されたものである。しかし、この排気管２６、２７は下流で一本に集合されている。集合された排気管部分（集合排気管）２８に一本のマフラ２９が接続されている。図示しないがこのマフラ２９にも触媒が内蔵されている。

前述の排気センサ１７はこの集合された集合排気管２８に取り付けられている。触媒より上流であればマフラ３０に取り付けてもよい。そして、排気センサ１７の取り付け位置は後部フットステップ３０の下方である。このように、エンジンに接続される排気管部分が複数であっても、下流で一本に集合され、この集合排気管またはマフラに排気センサが設置される場合、後部フットステップの下方に取り付けることができる。そして、外力からの防護がなされる。

本実施形態ではＶ型二気筒の４サイクルエンジンを搭載したクルーザタイプの自動二輪車を例にとったが、本発明は特にかかるタイプに限定されるものではない。車体の側方（両側でも片側でもよい）であってフットステップの下方を通過するように排気管とマフラとの接続体が取り付けられた自動二輪車であれば適用可能である。

また、前記実施形態では後部フットステップの下方に排気センサを設置する構成を例にとって説明したが、かかる構成にも限定されない。たとえば、専ら一人のライダーのみが乗ることのできるタイプの自動二輪車の場合で、ライダー用のフットステップの下方に排気センサを設置するのがマフラ内の触媒との位置関係からしても好ましい場合はライダー用のフットステップの下方に排気センサを設置してもよい。また、タンデム搭乗が可能であっても、前部の乗員用のフットステップの下方に排気センサを設置するのがマフラ内の触媒との位置関係からしても好ましい場合は、この前部フットステップの下方に排気センサを設置してもよい。

このように、本発明は広い範囲で適用可能である。

本発明の自動二輪車の一実施形態を示す右側面図である。 図１における自動二輪車の排気管とマフラとの接続体を車体の右側から見た側面図である。 図１における自動二輪車の排気管とマフラとの接続体を車体側から見た一部切り欠き側面図である。 図１における自動二輪車の排気管とマフラとの接続体を車体の右側後方から見た斜視図である。 図１における自動二輪車の排気管とマフラとの接続体を車体側から見た斜視図である。 図１における排気管およびマフラの部分のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 図１の自動二輪車の後部フットステップの一例を示す側面図である。 図１の自動二輪車の後部フットステップの他の例を示す側面図である。 排気管とマフラとの接続体の他の態様を車体の右側から見た側面図である。

符号の説明

１ 自動二輪車
２ 前輪
３ 後輪
４ フレーム
５ エンジン
６ 前部フットステップ
７ 後部フットステップ
８ 前方気筒
９ 後方気筒
１０ 上部排気管
１０ａ （上部排気管の）上下管部
１０ｂ （上部排気管の）水平管部
１１ 下部排気管
１１ａ （下部排気管の）上下管部
１１ｂ （下部排気管の）水平管部
１２ 上部マフラ
１３ 下部マフラ
１４ 上部カバー
１５ 下部カバー
１６ 連結管
１７ 排気センサ
１７ａ 上部排気センサ
１７ｂ 下部排気センサ
１８ 上部接続管
１９ 下部接続管
２０ 触媒
２１ ソケット
２２ 後部フットステップ
２３ （電機部品の）ハウジング
２４ 前方気筒
２５ 後方気筒
２６ 前部排気管
２７ 後部排気管
２８ 集合排気管
２９ マフラ
３０ 後部フットステップ

Claims (6)

1. 自動二輪車の排気機構であって、
   前記自動二輪車に搭載されたＶ字状二気筒のエンジンの各気筒に接続され、車体の側方を上下に並んで前記エンジンから後方へ延びるように配置された上部排気管および下部排気管と、
   該上部排気管に接続された上部マフラおよび下部排気管に接続された下部マフラと、
   前記上部排気管と上部マフラとの接続体に配設された排気センサと、
   前記接続体の上方であって、車体から側方に突出した、乗員が足を載せるための棒状のフットステップとを備えており、
   前記排気センサが、前記フットステップの下方に位置し、前記フットステップの中心軸から下方へ延びる鉛直線から前記中心軸回りに±約５０゜の範囲に取り付けられている自動二輪車用の排気機構。
2. 前記フットステップが車体から水平方向外方の作用位置に突出し得るように枢支されており、前記排気センサが前記フットステップの枢支部の直下に位置している請求項１記載の自動二輪車用の排気機構。
3. 前記自動二輪車が、少なくとも二名が前後に乗車可能な自動二輪車であって、
   前記フットステップが、後部の乗員用に配設されたフットステップのうちの少なくとも一つである請求項１または２記載の自動二輪車用の排気機構。
4. 前記排気センサが上部排気管または上部マフラへの取り付け位置から、上方に向けて車体側へ傾斜して取り付けられている請求項１〜３のうちのいずれか一の項に記載の自動二輪車用の排気機構。
5. 前記各マフラーに触媒が内蔵されており、
   前記各排気センサが前記触媒の上流側に近接した部位に配設されている請求項１〜４のうちのいずれか一の項に記載の自動二輪車用の排気機構。
6. エンジンと、
   該エンジンを搭載した車体と、
   請求項１〜５のうちのいずれか一の項に記載の排気機構とを備えている自動二輪車。

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