JP4545013B2

JP4545013B2 - 自動２輪車の排気２次エア導入構造

Info

Publication number: JP4545013B2
Application number: JP2005044332A
Authority: JP
Inventors: 祥介鈴木; 信弘島田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2025-02-21
Also published as: JP2006226262A

Description

この発明は、自動２輪車における排気２次エア導入構造に関する。

排気ガスを浄化するため、排気管等の排気系へ排気２次エアを供給することは公知である。この排気２次エア導入構造は、２次エアクリーナから、制御バルブ及び２次エア導入管を介して排気管へ排気２次エアを供給するようになっている。また、排気管がパワーユニットと一緒に揺動するスイング式パワーユニットを有する形式では、２次エア導入管をゴムホース等の可撓式とし、上下揺動を吸収するようになっている。
特許３３０２０４７号公報

ところで、マフラーに排気触媒がある場合には、これを速やかに活性化するため、できるだけ排気温を高くすることが望まれる。しかし、始動時には排気温が低いので、この段階における排気温を速やかに上昇できるようにすることが望まれる。一方、始動後、十分に排気温が高くなることにより、エア導入管を通して制御バルブが高温化すると、バルブの作動精度が変化する場合があり、高精度の作動を維持するには、排気制御バルブの高温化を防止することが望まれる。そこで本願発明は、排気２次エア導入構造によってこのような要請を実現することを目的とする。

上記課題を解決するため自動２輪車の排気２次エア導入構造に係る請求項１の発明は、強制空冷式エンジンを備え、このエンジンの排気管に排気浄化用の２次エアを、２次エアクリーナから制御バルブ及びエア導入管を介して供給するようにした自動２輪車において、
前記強制空冷式エンジンは、エンジンの一部周囲をシュラウドで覆い、その内側へ冷却風を送るように構成され、
前記強制空冷エンジンは、シリンダヘッド及びシリンダブロック並びに排気管を備え、さらにクランクシャフトの一端に冷却ファンを備え、
前記２次エア導入管は２本設けられてそれぞれの一部を前記シュラウドの内側であって、前記冷却ファンが設けられている側に通されるとともに、
前記２本の２次エア導入管はそれぞれは可撓管部と金属管部を備え、それぞれの金属管部を前記シュラウドの内側へ通し、それぞれ前記可撓管部と前記金属管部を、前記シュラウドの内側で接続し、
前記排気管は、排気口近傍に前側注入口を設け、排気口から遠い側の後側注入口を備え、
これらの注入口へ前記２本の２次エア導入管を一本ずつ接続するとともに、
前記２本の二次エア導入管の可撓管部は、それぞれ２本揃った状態で前方へ斜め下がりに配管され、下向きに湾曲して前記シュラウド内へ入り、前記強制空冷エンジンの側方を上から下へ横切り、
前記２本の二次エア導入管の金属管部のうち、一方は下部が前記工ンジンの下部に沿うように略水平に曲がって前方へ延びて前記前側注入口に接続され、他方は下部が後方へ曲がって前記排気管に沿うように後方に延びて前記後側注入口に接続されることを特徴とする。

請求項２の発明は上記請求項１において、前記シュラウド内には、前記冷却ファンの外側に設けられた冷却風取り入れ口から外気が導入され、
前記２次エア導入管は、前記シュラウド内であって前記冷却ファンの半径方向外側に通されることを特徴とする。

本願の発明によれば、エア導入管がシュラウドの内側へ通されているので、エンジンの始動時にはエンジンの熱により速やかに排気２次エアの温度を上昇させることができる。このため、まだ排気管内の排気温が低い状態でも、エンジンの熱で加温された排気２次エアにより排気温を上昇させることができ、排気触媒がある場合には、これを速やかに活性化させることができる。

また、始動後、排気温が高温になると、エア導入管はシュラウド内へ送り込まれるエンジンの強制冷却風により冷却される。このため、２次エア導入管を介した排気制御バルブの高温化を防止でき、高精度な制御を維持できる。

さらに、エア導入管を可撓管部と金属管部で構成し、金属管部をシュラウドの内側へ通すことで、金属管部の熱伝導性の高さを利用して、始動時における排気２次エアの急速加熱、並びにその後のエンジン高温時化に伴う強制冷却時に、この冷却風を利用したエア導入管の冷却を効率化できる。また、可撓管部により金属管部側からの伝熱を遮断するとともに、排気管が揺動してもエア導入管の変形を吸収して、揺動に追随させることができる。

そのうえ、複数の２次エア導入管の各外側をシュラウドで覆えば、導入される２次エアに対する冷却等の効果を均一化でき、さらに外観を向上させることができる。

以下、スクータ型自動２輪車に適用された一実施例を図面に基づいて説明する。図１は、車体側面のスケルトン図である。前輪１及び後輪２を支持する車体フレーム３は、ダウンフレーム４，メインフレーム５及びリヤフレーム６を備える。ダウンフレーム４の先端にはヘッドパイプ７が設けられ、ここにステアリング軸８が上部のハンドル９により回動自在に支持され、その下方に一体化されたフロントフォーク１０の下端部に前輪１が操向自在に支持されている。

メインフレーム５はダウンフレーム４の下端部から左右へ分かれてフロア１１の下方を略水平に後方へ延び、同じく左右一対のリヤフレーム６へ連続している。リヤフレーム６は斜め上がりに後方へ延び、ここにスイング式パワーユニット１２が揺動リンク１３を介して上下方向へ揺動自在に支持されている。スイング式パワーユニット１２の後端部とリヤフレーム６の後部間にはリヤサスペンション１４が設けられている。

スイング式パワーユニット１２はエンジン１５及び伝動部１６を備え、伝動部１６の後端部に支持された後輪２を駆動するようになっている。エンジン１５はメインフレーム５とリヤフレーム６の接続部近傍に位置し、伝動部１６の上方に配置されたエアクリーナ１７及び燃料供給装置１８を介してインテークマニホールド１９よりエンジン１５の吸気口（図示省略）へ吸気し、エンジン１５の排気口（図示省略）から下方へ延出する排気管２０より後輪２の側方に位置するマフラー２１を経て外気へ排気される。燃料供給装置１８は、気化器もしくは電子燃料噴射装置のスロットルボデイである。

排気管２０のエンジン１５近傍部及びマフラー２１近傍部には、それぞれ第１及び第２エア導入管２３，２４を介して排気浄化用２次エアが２系統で供給され、排気ガスを浄化する。第１及び第２エア導入管２３，２４は、それぞれ第１及び第２制御バルブ３３，３４を介して２次エアクリーナ２２へ接続されている。２次エアクリーナ２２は、吸気用のエアクリーナ１７とは別にリヤフレーム６の前後方向中間部に支持され、２次エアを供給する。

２次エアクリーナ２２は、左右のリヤフレーム６間に支持される収納ボックス２５の後ろ側上部側面と重なる位置に配置されている。収納ボックス２５の下方にはインテークマニホールド１９及びエアクリーナ１７の前部がそれぞれ位置する。２次エアクリーナ２２及び収納ボックス２５の後方かつリヤサスペンション１４と一部が重なる位置に燃料タンク２６が配置され、これら収納ボックス２５，燃料タンク２６の上方にシート２７が配置される。

シート２７は収納ボックス２５の上向きに開放された開口部を開閉自在とする。シート２７より下方の車体後部はリヤカバー２８で覆われる。リヤカバー２８の下端部は斜め下がりに前方へ傾斜し、エアクリーナ１７及び伝動部１６の各前部を横切り、フロア１１へ接続する。符号２９はフロントカバーである。

図２は図１におけるスイング式パワーユニット１２の近傍部分を拡大した図である。２次エアクリーナ２２は、略コ字形をなすステー３０を介してリヤフレーム６上へ固定される。この位置はエアクリーナ１７の前部及びエアクリーナ１７と気化器１８を結ぶコネクティングチューブ３１の各上方となる位置である。

リヤフレーム６のステー３０と反対側となる位置には下向きに別のステー３２が設けられ、ここに第１及び第２制御バルブ３３，３４が着脱自在に取付けられている。第１制御バルブ３３は、２次エアクリーナ２２及び第１エア導入管２３を接続し、第２制御バルブ３４は、２次エアクリーナ２２及び第２エア導入管２４を接続する。

第１及び第２制御バルブ３３，３４と２次エアクリーナ２２がゴムチューブ３５，３６で接続され、２次エアクリーナ２２から排気浄化用２次エアが供給される。第１及び第２制御バルブ３３，３４は、それぞれ図示省略の負圧管を介してインテークマニホールド１９へ接続し、インテークマニホールド１９の吸気負圧により開閉制御され、排気浄化用２次エアを第１及び第２エア導入管２３，２４へ制御して流すようになっている。

第１及び第２エア導入管２３，２４はそれぞれ、上側の可撓管部２３ａ、２４ａと、下側の金属管部２３ｂ，２４ｂとに上下方向で分割されている。これらの可撓管部２３ａと金属管部２３ｂ及び、可撓管部２４ａと金属管部２４ｂとは、それぞれエンジン１５の側面周囲を覆うシュラウド３７と重なる位置にてジョイント３８，３９にて接続されている。

第１制御バルブ３３から下方へ出た第１エア導入管２３の可撓管部２３ａ及び、第２制御バルブ３４から下方へ出た第２エア導入管２４の可撓管部２４ａは、それぞれ２本揃った状態で前方へ斜め下がりに配管され、揺動リンク１３の側方を通過してから下向きに方へ湾曲してシュラウド３７内へ入り、エンジン１５の側方を上から下へ横切る。第１及び第２エア導入管２３，２４はシュラウド３７の内側にてジョイント３８，３９にて金属管部２３ｂ，２４ｂと接続する。

金属管部２３ｂの下部２３ｃはエンジン１５の下部に沿うように略水平に曲がって前方へ延び、排気管２０のエンジン１５に対する接続端２０ａ近傍の屈曲部に形成されている前側注入部２０ｂへ接続している。屈曲部２０ｂは上向きに屈曲し、下向きに開口するエンジン１５の排気口に接続端２０ａが下から接続されている。

金属管部２４ｂの下部２４ｃは、後方へ曲がって排気管２０に沿うように後方へ延び、排気管２０の中間部よりも後方寄り位置に形成されている後側注入部２０ｃにて排気管２０へ側方から接続している。排気管２０の後端部は、固定バンド４０にてマフラー２１と接続される。排気管２０の後端が接続するマフラー２１の入り口部分内側には公知の排気触媒４１が収容され、排気ガスを浄化している。

伝動部１６のケース側面で、金属管部２４ｂの下部２４ｃと排気管２０との接続部近傍となる部分にはルーバー式の冷却風取り入れ口４２が設けられ、ここから取り入れられた外気がシュラウド３７内を流れてエンジン１５を冷却した後、シュラウド３７の前端下部で排気管２０の接続部近傍位置に設けられた出口（図示省略）から下向きに排出される。

図３は、スイング式パワーユニット１２の平断面を示す。エンジン１５は空冷４サイクル式であり、頭上カム式の動弁機構４３で吸排気制御される。シリンダヘッド４４及びシリンダブロック４５の周囲をシュラウド３７で覆っている。動弁機構４３及びシリンダヘッド４４に下方側にはシュラウド３７との間に図示状態で略３角形の空間４６が形成され、この中に第１エア導入管２３及び第２エア導入管２４の各下部が収容して配管されている。この図では、ジョイント３８、３９より下方の各金属管部における下部２３ｃ及び２４ｃの配管状態を示している。

さらにこの空間４６内には、冷却ファン４７により冷却風取り入れ口４２から取り込まれた外気が導入され、シュラウド３７の前方へ傾斜する壁面３７ａにガイドされてシリンダヘッド４４，シリンダブロック４５の周囲へ流れるようになっている。同時に、第１エア導入管２３及び第２エア導入管２４の各下部で空間４６内へ配管されている部分の周囲へも流れ、特に金属管部分を効果的に冷却する。

冷却ファン４７はクランクシャフト４８の一端に取付けられ、その内側にはＡＣＧ４９が設けられている。クランクシャフト４８の中間部にはコンロッド５０を介してピストン５１が連結される。クランクシャフト４８の他端にはベルト式変速機５２の駆動プーリー５３が設けられている。

ベルト式変速機５２は伝動部１６内に配置され、駆動プーリー５３とＶベルト５４を介して接続された従動プーリー５５がファイナルリダクション５６に接続し、伝動部１６の後端へ軸支された駆動車軸５７により後輪２を駆動する。
後輪２は伝動部１６の後部とマフラー２１の間に位置する。

図４は排気浄化用２次エアの制御系統図である。メインとなる吸気エアは、エアクリーナ１７，コネクティングチューブ３１，燃料供給装置１８及びインテークマニホールド１９を介してシリンダヘッド４４の吸気口へ供給される。
排気はシリンダヘッド４４の排気口から排気管２０及びマフラー２１を通して外気へ排出される。

排気浄化用２次エアは、２系統で供給され、その一つは２次エアクリーナ２２からゴムチューブ３５、第１制御バルブ３３を経て第１エア導入管２３から排気管２０の排気口近傍に位置する前側注入部２０ｂへ供給される。他の一つはゴムチューブ３６，第２制御バルブ３４を経て第２エア導入管２４から排気管２０の後側注入部２０ｃへ供給される。

第１制御バルブ３３及び第２制御バルブ３４は、インテークマニホールド１９の吸気負圧によって、２次エアクリーナ２２からの排気浄化用２次エアの吸入を制御し、さらにこの排気浄化用２次エアを後述するリードバルブと排気管２０内の排気脈動により排気管２０内へ適時に送り込んで排気を浄化する。

図５は第１制御バルブ３３の断面構造を示す。なお、第２制御バルブ３４も同一構造である。第１制御バルブ３３のハウジング６０は、吸入バルブ６１で開閉される吸入口６２と、リードバルブ６３で開閉される吐出口６４を備える。吸入口６２と吐出口６４は互いに連通している。符号６３ａはリードバルブ６３のストッパである。

吸入バルブ６１はハウジング６０を横断するシャフト６５の一端に取付けられ、バネ６６により開放側へリフトされている。シャフト６５の他端は負圧バルブ６７に接続する。負圧バルブ６７はダイアフラム６８を介して負圧室６９内に収容される。負圧室６９はハウジング６０の吸入口６２が設けられている側と反対側の側面部に取付けられた負圧室カバー６９ａの内側に形成され、ジョイントパイプ７０からインテークマニホールド１９へ接続される。インテークマニホールド１９の吸気負圧が負圧室６９内へ及ぶと、負圧バルブ６７をバネ６６に抗して図の右方へ移動させる力を発生するようになっている。

吸入口６２は、ハウジング６０から突出するジョイントパイプ７１がゴムチューブ３５（図２）を介して２次エアクリーナ２２と接続する。吸入バルブ６１にはリップ７１が設けられ、これが吸入口６２の周囲に形成されたシート部７３へ着座すると吸入口６２を閉じる。吸入口６２と吐出口６４の間は連通路７４で結ばれる。負圧バルブ６７を構成するリップ７５を含めてダイアフラム６８で覆われた空間７６と連通路７４は調圧孔７７で連通されている。７８はリップ７５が着座するシート部である。

負圧バルブ６７の負圧室６９内に及ぼされる吸気負圧が所定の大きさになり、バネ６６の弾力に打ち勝って、シャフト６５を図の右方へ移動させると、負圧バルブ６７のリップ７５がシート部７８から離座し、吸入バルブ６１のリップ７１がシート部７２へ着座して吸入口６２を閉じ、２次エアクリーナ２２からの排気浄化用２次エアの吸入を遮断する。

バネ６６は吸入バルブ６１を常時開弁方向へ移動付勢するので、吸入バルブ６１は常開式であり、負圧室６９が所定の吸気負圧レベルになったときのみ閉じ、それ以外のときは２次エアクリーナ２２より排気浄化用２次エアを吸入するようになっている。

図６は図５の６−６線断面を示す。吐出口６４はハウジング６０の下部に設けられて第１エア導入管２３の可撓管部２３ａと接続するジョイントパイプ７９の基部側に拡大形成されたバルブ室８０内に設けられる。このバルブ室８０内にはリードバルブ６３の一端がストッパ６３ａと一緒にネジ８１にて吐出口６４近傍のハウジング６０へ取付けられている。

リードバルブ６３は、第１エア導入管２３を介して連通する排気管２０内の排気脈動に応じて開閉し、注入部２０ｂにおける排気圧の正圧時に閉じて排気浄化用２次エアの排気管２０に対する供給を停止し、負圧時に開いて排気管２０内へ排気浄化用２次エアを供給するようになっている。

次に、本実施例の作用を説明する。エンジン１５の始動時において、比較的排気温が低い場合には第１及び第２エア導入管２３，２４の各下部側がシュラウド３７の内側に配管されているので、エンジン１５の熱により、これらの第１及び第２エア導入管２３，２４内における排気浄化用２次エアが速やかに加熱されて排気管２０内へ供給され、排気温を上昇させる。

このため、マフラー２１内に設けられている排気触媒４１は、排気温の上昇が速くなるだけ速やかに活性化し、排気触媒４１を活性化し、浄化効率を向上する。このとき、排気管２０に接続する部分は金属管部２３ｂ，２４ｂになっているため伝熱効率が良く、排気浄化用２次エアの加熱を効率化できる。

なお、排気管２０の前端部において前側注入口２０ｂから排気浄化用２次エアを注入するとともに、より排気触媒４１に近い位置の後側注入部２０ｃからも排気浄化用２次エアを注入することにより、排気触媒４１に接触する排気ガスの排気温を一層効果的に上昇させることができる。

また、運転開始後、ある程度の時間が経過し、排気温が十分に上がると、エンジン１５はシュラウド３７内に送り込まれる冷却風により強制冷却される。このとき、金属管部２３ｂ，２４ｂも同時に強制冷却され、しかも金属のため伝熱効率が良いので速やかに冷却される。その結果、第１及び第２エア導入管２３，２４を通して第１及び第２制御バルブ３３，３４が高温化することを防止でき、排気制御を高精度に維持できるようにする。

そのうえ、第１及び第２エア導入管２３，２４には、第１及び第２制御バルブ３３，３４側に可撓管部２３ａ、２４ａが設けられ、この部分は金属管部２３ｂ，２４ｂよりも伝熱効率が劣り、断熱性が高くなるので、第１及び第２制御バルブ３３，３４側への伝熱をより一層効果的に阻止できる。そのうえ、可撓管部２３ａ、２４ａの存在により、スイング式パワーユニット１２の揺動に伴う第１及び第２エア導入管２３，２４の変形を良好に吸収できる。

さらに、第１及び第２エア導入管２３，２４からなる複数の２次エア導入管の各外側をシュラウド３７で覆うことになるので、導入される２次エアに対する冷却等の効果を均一化でき、しかも外観を向上させることができる。

なお、本願発明は上記実施例に限定されず種々に変形や応用が可能であり、例えば、２次エアクリーナ２２は必ずしも独立したものでなくともよく、エアクリーナ１７と一体化してもよい。また、第１及び第２エア導入管２３，２４のいずれか一方側だけを用いた一系統のものでもよい。さらに、スクータ形式以外の自動２輪車にも適用できる。

本願発明の適用された自動２輪車の側面スケルトン図そのパワーユニット近傍部の拡大図パワーユニットの平断面排気浄化用２次エアの制御系統図第１制御バルブの断面図図５の６−６線断面図

符号の説明

１２：スイング式パワーユニット、１５：エンジン、２０：排気管、２１：マフラー、２２：２次エアクリーナ、２３：第１エア導入管、２４：第２エア導入管、２３ａ：可撓管部、２４ａ：可撓管部、２３ｂ：金属管部、２４ｂ：金属管部、３７：シュラウド、４１：排気触媒

Claims

強制空冷式エンジンを備え、このエンジンの排気管に排気浄化用の２次エアを、２次エアクリーナから制御バルブ及びエア導入管を介して供給するようにした自動２輪車において、
前記強制空冷式エンジンは、エンジンの一部周囲をシュラウドで覆い、その内側へ冷却風を送るように構成され、
前記強制空冷エンジンは、シリンダヘッド及びシリンダブロック並びに排気管を備え、さらにクランクシャフトの一端に冷却ファンを備え、
前記２次エア導入管は２本設けられてそれぞれの一部を前記シュラウドの内側であって、前記冷却ファンが設けられている側に通されるとともに、
前記２本の２次エア導入管はそれぞれは可撓管部と金属管部を備え、それぞれの金属管部を前記シュラウドの内側へ通し、それぞれ前記可撓管部と前記金属管部を、前記シュラウドの内側で接続し、
前記排気管は、排気口近傍に前側注入口を設け、排気口から遠い側の後側注入口を備え、
これらの注入口へ前記２本の２次エア導入管を一本ずつ接続するとともに、
前記２本の二次エア導入管の可撓管部は、それぞれ２本揃った状態で前方へ斜め下がりに配管され、下向きに湾曲して前記シュラウド内へ入り、前記強制空冷エンジンの側方を上から下へ横切り、
前記２本の二次エア導入管の金属管部のうち、一方は下部が前記工ンジンの下部に沿うように略水平に曲がって前方へ延びて前記前側注入口に接続され、他方は下部が後方へ曲がって前記排気管に沿うように後方に延びて前記後側注入口に接続されることを特徴とする自動２輪車の排気２次エア導入構造。
前記シュラウド内には、前記冷却ファンの外側に設けられた冷却風取り入れ口から外気が導入され、
前記２次エア導入管は、前記シュラウド内であって前記冷却ファンの半径方向外側に通されることを特徴とする請求項１に記載した自動２輪車の排気２次エア導入構造。