JP4502825B2 - 車両の排気装置 - Google Patents

Description

本発明は、触媒コンバータを備えた車両の排気装置に関する。

一般に、エンジンから延びる排気管と、これに接続されるマフラー内に、触媒を配設した車両の排気装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の車両の排気装置では、マフラーの内部に、排気管の後部を導入し、その排気管の後部を、エンジンの性能向上のために後方に拡径させたものが提案されている。
特開平６−１０６５９号公報

しかし、従来の排気装置では、排気浄化のためにマフラー内に触媒を設けた場合、その配置によってはマフラーが大型化する傾向にある。
また、マフラー内に触媒を設けたものでは、冷機時にエンジンを始動しても触媒が活性化されるまでに時間がかかってしまう場合がある。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、排気管に接続されたマフラーを大型化させることなく、冷機状態からの触媒活性化を促進できる車両の排気装置を提供することにある。

上述課題を解決するため、本発明は、エンジンから延びる排気管にマフラーを接続した車両の排気装置において、前記エンジンにおける排気管接続部が下を向き、前記排気管を、前記排気管接続部から前記シリンダブロックの下方を側方に延出させ、当該シリンダブロックの側方から立ち上がらせて、前記エンジンの近傍にて、前記エンジンのシリンダブロックのボア軸が延びる方向と交差する方向に延出する立ち上がり部を形成し、この立ち上がり部に、触媒コンバータを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、排気管が、エンジンの近傍にて、エンジンのシリンダブロックのボア軸が延びる方向と交差する方向に延出し、この排気管の交差部分に、触媒コンバータを備えるので、シリンダブロックからの放熱によって触媒コンバータを効率よく暖めることができ、冷機時であってもエンジンの始動直後から比較的短時間の内に触媒コンバータの触媒を活性化させることができ、かつ、運転者の足やプラグキャップ等と干渉しないエンジン近傍の狭隘なスペースに触媒コンバータを簡易に設置することができる。
また、マフラー内の大容量の触媒をなくすことが可能になるので、マフラーの大型化が抑制される。

この場合において、前記触媒コンバータを、前記エンジンのシリンダブロックの車体幅方向の側方に配置してもよい。この構成によれば、触媒コンバータによって車両の最低地上高への影響を小さくすることができる。しかも、一般的に、シリンダブロックの幅よりもクランクケースが幅広に形成されるので、触媒コンバータ等のエンジン取付部品を含めたエンジンの全体幅への影響も小さくすることができる。

また、前記シリンダブロックを、前記車両の前方方向に延出させてもよい。この構成によれば、シリンダブロック、シリンダヘッド及び触媒コンバータが車両の低い位置に配置され、車両を低重化することができると共に、触媒コンバータを含む排気管の取り付けを容易に行うことができる。
また、前記エンジンにおける排気管接続部が下を向き、前記排気管を、前記排気管接続部から前記シリンダブロックの下方を側方に延出させて、当該シリンダブロックの側方から立ち上がらせ、この立ち上がり部に、前記触媒コンバータを配置すれば、排気管をコンパクトに配置することができ、しかも、マフラーをエンジンよりも上方に配置でき、車両をカジュアルな外観とすることができる。

また、前記エンジンの排気管接続部が下を向き、前記排気管を、前記排気管接続部から前記シリンダブロックの下方を一方の側方に延出させて、当該シリンダブロックの一方の側方から立ち上がらせ、この立ち上がり部に、前記触媒コンバータを配置すると共に、前記排気管を、前記立ち上がり部から前記シリンダブロックの上方を他方の側方に延出させ、当該シリンダブロックの他方の側方から車体後方へ延出させてもよい。この構成によれば、排気管をコンパクトに配置できると共に、マフラーをエンジンよりも上方に配置でき、車両をカジュアルな外観にすることができる。また、排気管長を長くとることができるので、出力特性の選択により排気管長を長くしたいときに活用することができる。

また、前記排気管における前記シリンダブロックの他方の側方から車体後方へ延出する部分であって、前記シリンダブロックの近傍に、第２の触媒コンバータを配置してもよい。この構成によれば、第２の触媒コンバータも前記触媒コンバータの活性化により受ける熱と、近傍のシリンダブロック等からの熱の影響で活性化がし易くなり、排気ガスの浄化性能をより向上させることができる。
また、前記排気管の交差部分の延出方向と、前記ボア軸が延びる方向とが直交するようにしてもよい。この構成によれば、外観に現れる触媒コンバータがシリンダブロックと直交する配置となるため、車両のデザインを損ねない配置レイアウトにすることができる。

本発明では、排気管が、エンジンの近傍にて、エンジンのシリンダブロックのボア軸が延びる方向と交差する方向に延出し、この排気管の交差部分に、触媒コンバータを備えるので、シリンダブロックから放出される熱によって触媒コンバータを効率よく暖めることができ、冷機時であってもエンジンの始動直後から比較的短時間の内に触媒コンバータの三元触媒を活性化させることができ、かつ、運転者の足やプラグキャップ等と干渉しないエンジン近傍の狭隘なスペースに触媒コンバータを簡易に設置することができる。また、マフラー内の大容量の触媒をなくすことが可能になるので、マフラーの大型化が抑制される。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１において、１は自動二輪車（車両）であり、この車両１は、フレーム２を備え、このフレーム前部のヘッドパイプ３には、ステアリングシャフト４が回動自在に軸支され、このステアリングシャフト４には、トップブリッジ５及びボトムブリッジ６が連結され、これらブリッジ５、６には、前輪７を支持するフロントフォーク８が支持されている。

また、フレーム２の後方上部には、シート９が延設されると共に、フレーム２の中間下部には、エンジン１０が搭載されている。このエンジン１０の後方に位置するフレーム２のピボット１１には、後輪１２を支持するリヤフォーク１３が上下に揺動自在に軸支され、このリヤフォーク１３とフレーム後部との間には、リヤクッションユニット１４が介設されている。また、フレーム２のピボット１１の下方には、スタンド１５及びブレーキペダル１６が回動自在に連結されている。上記トップブリッジ５には、ハンドル１７が付設され、フロントフォーク８には、ブラケット１８を介して、ヘッドライトユニット１９が取り付けられている。

図２は、車両１を底面から見たときのエンジン断面をその周辺構成と共に示す図である。このエンジン１０は、単気筒エンジンであり、クランクケース３０とシリンダブロック３１とシリンダヘッド３２とを備えている。クランクケース３０には、クランク軸３５が軸支され、このクランク軸３５の一端には、オルタネータ（発電機）３６が接続され、他端にはクラッチ３７が接続され、クラッチ３７は、ギア３８を介して変速装置（不図示）に接続されている。

クランク軸３５には、クランクピン４０を介してコンロッド４１が連結され、このコンロッド４１には、ピストン４２が連結されている。ピストン４２は、シリンダブロック３１に形成された、自動二輪車１の前方方向（図中α方向）に延びるシリンダ５０内を摺動自在に収容されている。
シリンダヘッド３２には、バルブ駆動用のカム軸５１が配設され、このカム軸５１の一端にはスプロケット５２が接続され、このスプロケット５２と、クランク軸３５に固定されたスプロケット５３との間にはタイミングチェーン５４が巻回され、クランク軸３５の回転がタイミングチェーン５４を介してカム軸５１に伝達されるようになっている。また、シリンダヘッド３２には、点火プラグ５７が配設され、エンジン１０の下面には、ブラケット５６を介して、両端にステップラバー５４ａを備えたステップバー５４が取り付けられている。

この実施形態では、図１及び図２に示すように、エンジン１０のシリンダブロック３１が、車両１の前方方向（α方向）に延びており、このエンジン１０のシリンダヘッド３２の排気通路３２ｂがエンジン１０の下方に延出し、この排気通路３２ｂに連通する排気管接続部５５が、エンジン１０の下面に下向きに形成されている。

図３は、車両を正面から見たときのエンジン１０をその周辺構成と共に示す図である。図３に示すように、上記排気管接続部５５には、排気管６０の一端６０ａが接続され、この排気管６０の他端６０ｂは、シリンダブロック３１の側方に延出されてシリンダブロック３１の側方から立ち上がり、この立ち上がり部６１は、図１に示すように、側面視、プラグキャップ５２Ａとクランクケース３０の側面に取り付けられるクランクケースカバー３０Ａとの間の間隙を通っている。この立ち上がり部６１は、触媒コンバータ６２を備え、この触媒コンバータ６２の上端は、側面視で、図１に示すように、クランクケースカバー３０Ａの上端より若干高い位置に位置し、この触媒コンバータ６２の上端から排気管６０が屈曲して車体１の後方に延出し、この排気管６０の後端部６０ｃには、いわゆるサイレンサーとしてのマフラー６５が接続されている。

上記触媒コンバータ６２は、排気管６０の一部を構成し、図１及び図３に示すように、シリンダブロック３１のボア軸Ｌが延びる方向（α方向）と概ね直交する方向（β方向）に延出している。この触媒コンバータ６２には、ハニカム三元触媒が使用され、この三元触媒は、エンジン１０の排気ガス中の炭化水素と一酸化炭素と酸化窒素とを、酸化、還元反応によって除去するものである。その構成には、例えば、図４に示すように、コンバータ本体８１内に、白金、パラジウム、ロジウム等をコーティングしたハニカム構造体８３を収納したものや、図５に示すように、コンバータ本体８５内に、排気管６０に連なるパンチングパイプ８７を挿入固定し、このパンチングパイプ８７に白金、パラジウム、ロジウム等を担持させたもの等が提案される。これら構成は、一例であって、これに限定されず、他の構成であってもよい。

この三元触媒は、一般に、活性化温度（約３００℃）に達することで、その能力を発揮する。
本構成では、触媒コンバータ６２を、エンジン１０の排熱を受けやすいシリンダブロック３１の近傍に配置しているので、シリンダブロック３１からの放熱により、三元触媒の温度が活性化温度に達し易くなり、例えば、冷機時であっても、エンジン１０の始動直後からシリンダブロック３１の放熱を受けて触媒コンバータ６２が暖められ、比較的短時間の内に、触媒コンバータ６２の三元触媒が活性化される。

特に、本構成では、触媒コンバータ６２を、シリンダブロック３１のボア軸Ｌが延びる方向（α方向）と概ね直交する方向（９０°±１５°近傍の範囲）（β方向）に配置しているので、触媒コンバータ６２を、運転者の足やプラグキャップ５２Ａ等と干渉しないエンジン近傍の狭隘なスペースに簡易に設置することができる。また、外観に現れる触媒コンバータ６２がシリンダブロック３１と略直交する配置となるため、車両１のデザインを損ねない配置レイアウトにすることができる。

また、本構成では、触媒コンバータ６２を、シリンダブロック３１の側方に配置しているので、この触媒コンバータ６２によって車両１の最低地上高への影響を小さくすることができる。しかも、一般的に、シリンダブロック３１の幅よりもクランクケース３０が幅広に形成されるので、図３に示すように、触媒コンバータ６２等のエンジン取付部品を含めたエンジン１０の全体幅への影響も小さくすることができる。
本実施形態では、図３に示すように、前面視、触媒コンバータ６２がエンジン１０の全幅より外に出ず、また、エンジン１０の下端より上側に位置し、かつ、エンジン１０の上端より下側に位置する。これにより触媒コンバータ６２が、エンジン１０の前面投射エリア内に収まるように配置される。

また、本構成では、排気管６０を、エンジン１０の下方の排気管接続部５５からシリンダブロック３１の下方を側方に延出させて、シリンダブロック３１の側方から立ち上げる構成を採用するので、排気管６０をコンパクトに配置することができ、しかも、マフラー６５をエンジン１０よりも上方に配置できるため、車両１をカジュアルな外観にすることができる。
また、本構成では、シリンダブロック３１が車両１の前方方向（α方向）に延びるので、このシリンダブロック３１の他に、シリンダヘッド３２及び触媒コンバータ６２が車両１の低い位置に配置され、車両１を低重心化することができると共に、触媒コンバータ６２を含む排気管６０の取り付けを容易に行うことができる。

図６及び図７は、別の実施形態を示す。
この実施形態では、図７に示すように、排気管６０が、エンジン１０の下方の排気管接続部５５からシリンダブロック３１の下方を車体左側の側方に延出し、シリンダブロック３１の車体左側の側方から立ち上がって上記触媒コンバータ６２を備えた立ち上がり部６１が形成されると共に、この立ち上がり部６１からシリンダブロック３１の上方を車体右側の側方に延出し、シリンダブロック３１の車体右側の側方から車体後方へ延出する後方延出部６１Ｂが形成され、図６に示すように、この後方延出部６１Ｂの後端にマフラー６５が接続されている。

この排気管６０の取り回しにより、上記図１乃至図３に示す実施形態と同様に、マフラー６５を車体右側に配置しつつ、上記実施形態に比して、シリンダブロック３１近傍に位置する排気管長を長くすることができる。そして、このシリンダブロック３１近傍に位置する後方延出部６１Ｂには、図６に示すように、触媒コンバータ（第２の触媒コンバータ）６２Ｂが配置される。この触媒コンバータ６２Ｂは、上記した触媒コンバータ６２と同様に、図４又は図５に示す構造が適用され、排気ガス中の炭化水素と一酸化炭素と酸化窒素とを、酸化、還元反応によって除去する。

このように、触媒コンバータ６２に加えて、さらに第２の触媒コンバータ６２Ｂを配置することにより、第１実施形態の効果に加えて、排気ガスの浄化性能をより向上させることができる。しかも、本構成では、触媒コンバータ６２で反応した熱が第２の触媒コンバータ６２Ｂの活性化を促すと共に、この触媒コンバータ６２Ｂについても、シリンダブロック３１の近傍に配置されるので、シリンダブロック３１からの放熱により、この触媒コンバータ６２Ｂの三元触媒の温度が活性化温度に達し易くなり、冷機時であっても、エンジン１０の始動直後からシリンダブロック３１の放熱を受けて、より短時間の内に、触媒コンバータ６２Ｂの三元触媒が活性化される。

また、上記各実施形態において、図８に一例を示すように、車両１に、当該車両１の前方左右を覆うレッグシールド９０を取り付けてもよい。レッグシールド９０を取り付け、その内側に触媒コンバータを配置することにより、停車時に、レッグシールド９０内にエンジン１０からの放熱をとどめることができ、冷機状態からより短時間で触媒を活性化させることができる。

以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものでないことは明らかである。例えば、触媒コンバータ６２の延在方向を、シリンダブロック３１のボア軸Ｌが延びる方向に対して略直交（９０°±１５°近傍の範囲）以外の角度にしてもよい。また、上記各触媒レイアウトは、上記した自動二輪車に限らず、最低地上高を十分に確保し、かつ、エンジン及び車両のコンパクト性が要求されるオフロード用の自動二輪車にも適用可能である。また、上記実施形態では、自動二輪車の触媒レイアウトについて説明したが、それ以外のＡＴＶ（All Terrain Vehicle:不整地走行車両）に分類される三輪車両や四輪車両等の触媒レイアウトにも適用可能である。

本発明の一実施形態に係る車両の側面図である。 車両を底面から見たときのエンジン断面をその周辺構成と共に示す図である。 車両を正面から見たときのエンジンをその周辺構成と共に示す図である。 触媒コンバータの構造図である。 触媒コンバータの別構造図である。 別の実施形態を示す図である。 車両を正面から見たときのエンジンをその周辺構成と共に示す図である。 別の実施形態を示す図である。

符号の説明

１ 自動二輪車（車両）
１０ エンジン
３０ クランクケース
３１ シリンダブロック
３２ シリンダヘッド
５５ 排気管接続部
６０ 排気管
６２、６２Ｂ 触媒コンバータ
６５ マフラー
８１、８５ コンバータ本体
８３ ハニカム構造体（触媒体）
８７ パンチングパイプ（触媒体）
９０ レッグシールド

Claims (6)

1. エンジンから延びる排気管にマフラーを接続した車両の排気装置において、
   前記エンジンにおける排気管接続部が下を向き、前記排気管を、前記排気管接続部から前記シリンダブロックの下方を側方に延出させ、当該シリンダブロックの側方から立ち上がらせて、前記エンジンの近傍にて、前記エンジンのシリンダブロックのボア軸が延びる方向と交差する方向に延出する立ち上がり部を形成し、この立ち上がり部に、触媒コンバータを備えたことを特徴とする車両の排気装置。
2. 前記排気管を、前記排気管接続部から前記シリンダブロックの下方を一方の側方に延出させて、当該シリンダブロックの一方の側方から立ち上がらせ、この立ち上がり部に、前記触媒コンバータを配置すると共に、前記排気管を、前記立ち上がり部から前記シリンダブロックの上方を他方の側方に延出させ、当該シリンダブロックの他方の側方から車体後方へ延出させたことを特徴とする請求項１に項記載の車両の排気装置。
3. 前記排気管における前記シリンダブロックの他方の側方から車体後方へ延出する部分であって、前記シリンダブロックの近傍に、第２の触媒コンバータを配置したことを特徴とする請求項２記載の車両の排気装置。
4. 前記触媒コンバータを、前記エンジンのシリンダブロックの車体幅方向の側方に配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両の排気装置。
5. 前記シリンダブロックを、前記車両の前方方向に延出させたことを特徴とする請求項１請求項１乃至４のいずれかに記載の車両の排気装置。
6. 前記排気管の交差部分の延出方向と、前記ボア軸が延びる方向とが直交することを特徴とする請求項請求項１乃至５のいずれか一項記載の車両の排気装置。

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