JP5058911B2 - 鞍乗り型車両 - Google Patents

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Description

本発明は、鞍乗り型車両に関するものである。
従来の鞍乗り型車両として、エンジンに接続された排気管の下流側に排気浄化装置として複数の触媒が設けられたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2001−12235公報
特許文献1の図2〜図4によれば、排気管27の後端に排気浄化器28が接続され、この排気浄化器28の後端に消音器29が接続されている。
排気浄化器28は、円筒部31の内側に設けられた筒体36,36内に2つの触媒担体34,34が設けられ、これらの触媒担体34,34は、筒体36,36内に直列に配置されている。
触媒担体34は、断面がハニカム状に形成され、図示せぬ触媒成分を支持している。
筒体36,36内に同一の触媒担体34,34が配置されているが、排気管27に近い上流側の触媒担体34と、排気管27から遠い下流側の触媒担体34とでは、上流側の触媒担体34の方が、下流側の触媒担体34よりも多くの未燃焼ガスに接触してその燃焼を促し、下流側の触媒担体34よりも高温となるから、触媒担体34の仕様を、例えば、上流側の触媒担体34のきびしい条件に合わせると、下流側の触媒担体34が過剰品質になったり、板厚などが厚くなるために必要以上に大型になる。
従って、複数の触媒を直列に配置する場合には、触媒の配置箇所に応じて、触媒の仕様を決定するのが望ましい。
更に、排気浄化性能を向上させる場合に、排気浄化性能に関係する因子(触媒担体の寸法、隣り合う触媒担体の距離、個数等)が多ければ、それぞれの因子を最適化することで排気浄化性能をより向上させることが可能である。
本発明の目的は、複数の触媒を直列に配置する場合に触媒の配置箇所に応じて触媒の仕様を決定し、排気浄化性能が向上し得る排気浄化装置を備えた鞍乗り型車両を提供することにある。
請求項1に係る発明は、エンジンに排気管が接続され、この排気管の後端に、担体とこの担体に支持される触媒成分とを含む複数の触媒を間隔を置いて収容、保持する触媒ケースの前端が連結され、この触媒ケースが消音器内に収納された排気浄化装置を備える鞍乗り型車両において、触媒を、排ガスの流れの上流側から順に第1触媒、第2触媒及び第3触媒とし、触媒ケース内にこれら3つの第1触媒、第2触媒、第3触媒が直列に配置され第1触媒は、第2触媒及び第3触媒よりも耐熱性が高く、車両側面視で、第2触媒及び第3触媒に重なる位置で且つ消音器の外側方にマフラカバーが設けられ、車両側面視で、消音器の第1触媒に重なる部位は露出され、マフラカバーを支持する支持ステーが消音器の外周面に設けられることを特徴とする。
作用として、触媒ケース内に3つの第1触媒、第2触媒、第3触媒を直列に配置したときに、第1触媒側がエンジン側に近いために温度がより高くなり、また、第1触媒側ほど多くの未燃焼ガスに接触しやすい。
例えば、第2触媒、第3触媒を配置箇所に関係なく条件の厳しい第1触媒に合わせて同一のものにすれば、第2触媒、第3触媒は過剰品質になる。また、必要以上に板厚等が大きくなり、大型になる。
従って、このような第1触媒、第2触媒、第3触媒の配置箇所に応じて、例えば、各触媒の外形、外形寸法、隣り合う触媒同士の距離などを異ならせることで、各触媒をその配置箇所に最適な仕様にすることが可能になる。この結果、排気浄化性能がより向上する。
触媒の個数も、従来の2個から3個にすることで各触媒を配置箇所により適合したものにすることが可能になる。
また、第1触媒が、第2触媒及び第3触媒よりも耐熱性が高いことを特徴とする。
作用として、第1触媒は他の触媒よりもエンジン側に近く、且つ多くの未燃ガスに接触しやすいために高温になるから、第1触媒の耐熱性を高くすることで、耐久性が向上する。
また、第2触媒及び第3触媒については、第1触媒よりもエンジン側から離れていても、第1触媒の反応時の熱で触媒が活性化する適当な温度に保たれ、浄化性能は低下しにくい。
さらに、車両側面視で、第2触媒及び第3触媒に重なる位置で且つ消音器の外側方にマフラカバーが設けられ、このマフラカバーを支持する支持ステーが消音器の外周面に設けられるので、第1触媒の側方はマフラカバーで覆われていないため、未燃焼ガスのほとんどを燃焼させて高温となる第1触媒を冷却することができる。
一方、第2触媒、第3触媒をマフラカバーで覆うことで、第2触媒及び第3触媒が走行風で冷え過ぎるのを防止することができ、触媒が活性化する適正な温度に保ちやすくすることができて、排気浄化性能を向上させることができる。
請求項に係る発明は、第1触媒が、第2触媒及び第3触媒よりも外径が小さいことを特徴とする。
作用として、上流側の第1触媒の外径が第2触媒及び第3触媒より小さくても、第1触媒で排ガスが拡散し、下流側の第2触媒及び第3触媒の断面全体に未燃焼ガスを接触させるとともに温度の高まった排ガスで第2触媒及び第3触媒の断面全体の温度を上昇させることが可能になる。
請求項に係る発明は、第1触媒と第2触媒との間隔が、第2触媒と第3触媒との間隔よりも大きいことを特徴とする。
作用として、第1触媒と第2触媒との間隔を大きくすることで、第1触媒を通過した排ガスが十分に拡散して第2触媒側へ流れる。従って、第2触媒と第3触媒との距離は短くて済む。
請求項に係る発明は、消音器が、後方斜め上方に傾斜するように延び、3つの触媒のうちで第1触媒が最も下に位置することを特徴とする。
作用として、外径の小さい第1触媒が、後方斜め上方に傾斜するように延びる消音器に設けられた3つの触媒のうちで最も下に位置するため、消音器の下面の位置が下がりにくくなり、車両の最低地上高に影響を受けにくい。
請求項1に係る発明では、触媒を、排ガスの流れの上流側から順に第1触媒、第2触媒及び第3触媒とし、触媒ケース内にこれら3つの第1触媒、第2触媒、第3触媒が直列に配置されるので、これら3つの触媒を配置箇所に応じて仕様を変更する、例えば、外形、外形寸法、隣り合う触媒同士の距離などを異ならせることで、過剰品質になったり、大型になるというようなことを防ぐことができ、コスト低減や小型化を図ることができるとともに、3つの触媒のそれぞれの仕様を最適なものにして排気浄化性能をより向上させることができる。
また、第1触媒が、第2触媒及び第3触媒よりも耐熱性が高いので、未燃焼ガスのほとんどが第1触媒で燃焼するため、第2触媒、第3触媒は第1触媒に比べて耐熱性の低いものを使用することができる。また、第1触媒の触媒反応によって、第2触媒、第3触媒については触媒が活性化する適当な温度に保つことができ、排気浄化性能を向上させることができる。
請求項に係る発明では、第1触媒が、第2触媒及び第3触媒よりも外径が小さいので、触媒ケースの外径を小さくすることができ、消音器の小型化を図ることができる。また、第1触媒の外径が小さくても、第1触媒によって未燃焼ガスの燃焼と排ガスの拡散とを行うため、下流側の外径の大きい第2触媒及び第3触媒の断面全体に未燃焼ガスを接触させることができ、排気浄化効率を高めることができるとともに、第1触媒による未燃焼ガスの燃焼で高温になった排ガスで第2触媒及び第3触媒を適当な活性温度に保つことができる。
請求項に係る発明では、第1触媒と第2触媒との間隔が、第2触媒と第3触媒との間隔よりも大きいので、第1触媒と第2触媒との間隔を広くして排ガスを十分に拡散させることができ、このような拡散によって第2触媒と第3触媒との距離は短くすることができる。従って、排ガスを拡散するスペースを確保しながら、触媒ケースの前後長を短くすることができる。
請求項に係る発明では、消音器が、後方斜め上方に傾斜するように延び、3つの触媒のうちで第1触媒が最も下に位置するので、消音器の下面位置をより上方にすることができ、車両の最低地上高への影響を小さくすることができる。
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は本発明に係る鞍乗り型車両の側面図であり、鞍乗り型車両としての自動二輪車10は、骨格となる車体フレーム11が、前端に設けられたヘッドパイプ12と、このヘッドパイプ12から後方斜め下方に延びるメインフレーム13と、このメインフレーム13の後端に取付けられたピボットプレート14と、メインフレーム13の途中から後方斜め上方に延びる左右一対のシートレール16,17(手前側の符号16のみ示す。)と、メインフレーム13の後端及びシートレール16,17のそれぞれを連結する左右一対のサブフレーム18,19(手前側の符号18のみ示す。)とから構成され、ヘッドパイプ12にフロントフォーク21が操舵自在に取付けられ、メインフレーム13及びピボットプレート14にエンジン22が取付けられ、ピボットプレート14にピボット軸23を介してスイング自在にスイングアーム24が取付けられ、シートレール16,17に燃料タンク26が取付けられている。
フロントフォーク21は、その上部を構成するステアリングステム31にバーハンドル32が取付けられ、下端に前輪33が取付けられている。
エンジン22は、後部に一体的に変速機34が設けられて前後に長くほぼ水平に配置され、クランクケース36にシリンダブロック37が取付けられ、このシリンダブロック37にシリンダヘッド38が取付けられた駆動源である。
シリンダヘッド38の上部には吸気装置41が取付けられ、シリンダヘッド38の下部には排気装置42が取付けられている。
吸気装置41は、シリンダヘッド38に吸気管44を介して接続されたキャブレタ46と、このキャブレタ46にコネクティングチューブ45を介して接続されたエアクリーナ47とからなり、キャブレタ46に蒸発燃料処理装置50が接続されている。
排気装置42は、シリンダヘッド38に取付けられた排気管51と、この排気管51の後端に接続されたマフラ52とからなり、排気管51に後で詳述する2次空気供給装置53が接続されている。
変速機34は、クランクケース36の側面から出力軸54が突出し、この出力軸54にドライブスプロケット56が取付けられている。
スイングアーム24は、後端に後輪58が取付けられている。
後輪58には一体的にドリブンスプロケット61が設けられ、ドライブスプロケット56とドリブンスプロケット61とにチェーン62が掛けられている。
スイングアーム24の後端と、シートレール16,17にそれぞれ設けられたブラケット64,66(手前側の符号64のみ示す。)とにはリヤクッションユニット67,67(手前側の符号67のみ示す。)が渡されて取付けられている。
ここで、符号71はハンドルカバー、72はフロントカバー、73はフロントフェンダ、74はレッグシールド、76はシート、77はボディカバー、78はテールランプ、81はリヤフェンダ、82はメインスタンド、121はバッテリを保持するバッテリケースである。
図2は本発明に係る2次空気供給装置の側面図であり、2次空気供給装置53は、エンジンから排気装置42内に排出される排ガスを浄化するためのものであり、バッテリケース121(図1参照)に設けられた2次空気供給用エアクリーナ111と、この2次空気供給用エアクリーナ111にゴム製の第1ホース112を介して接続された2次空気制御弁113と、この2次空気制御弁113から排気管51側に延ばされたゴム製で耐熱性を有する第2ホース114と、この第2ホース114に一端が接続されるとともに他端が排気管51の途中に接続された金属製のチューブ116と、2次空気制御弁113及び吸気管44のそれぞれを接続するゴム製の第3ホース117とからなる。
2次空気制御弁113は、吸気装置41の吸気管44から第3ホース117を介して得られる吸気負圧に応じて2次空気供給用エアクリーナ111から排気管51までの2次空気の流路を開閉することで排気管51内に供給される2次空気量を制御する部品である。
マフラ52は、前部に車体側に支持されるマフラ支持ブラケット118が取付けられ、このマフラ支持ブラケット118によってマフラ52が支持される。なお、符号118A,118Aは車体側に取付けるためにマフラ支持ブラケット118に開けられた取付穴である。
図3は本発明に係る排気装置の平面図であり、排気装置42は、その大部分が車両前後方向に延びる車体中心線175に対して右方に配置され、マフラ52の外側方は遮熱カバー201で覆われている。
図中の符号176,177,177はマフラ52の外側面に遮熱カバー201を取付けるために設けられたカバー取付部材である。
図4は図3の4−4線断面図であり、マフラ52は、排気管51の後端に接続された内管組立体181と、この内管組立体181の周囲を覆うように排気管181及び内管組立体181に取付けられた外管組立体182とからなる。
内管組立体181は、排気管51から後へ順に接続された第1内テーパ管184、第1内管185、第2内テーパ管186、第2内管187、内テール管188から構成される触媒ケース180と、この触媒ケース180内に直列に収納された3つの第1触媒191、第2触媒192、第3触媒193とからなり、内側テール管188が隔壁189に圧入されて外管組立体182に連結されている。
第1内管185内には第1触媒191が取付けられ、第2内管187内には前から順に第2触媒192、第3触媒193が取付けられている。なお、符号190は第1触媒191と第2触媒192との間の空隙、194は第2触媒192と第3触媒193との間の空隙である。
第1触媒191、第2触媒192、第3触媒193は、それぞれ触媒成分と、この触媒成分を付着させて支持するハニカム形状の担体とからなり、第1触媒191の担体が第1内管185の内面に取付けられ、第2触媒192の担体及び第3触媒193の担体が第2内管187の内面に取付けられている。
ここで、第1触媒191の外径をD1、第2触媒192及び第3触媒193の外径をD2とすると、D1<D2となる。D1は、D2の75〜95%であることが望ましい。例えば、D1=35mm、D2=40mmである。
また、第1触媒191の長さをL1、第2触媒192の長さをL2、第3触媒193の長さをL3とすると、L1<L2<L3となる。L1は、L3の25〜45%が望ましく、L2は、L3の50〜75%が望ましい。例えば、L1=30mm、L2=60mm、L3=90mmである。
更に、第1触媒191と第2触媒192との間隔をS1、第2触媒192と第3触媒193との間隔をS2とすると、S1>S2となる。S2は、S1の35〜55%が望ましく、例えば、S1=45mm、S2=20mmである。
D1<D2としたのは、第1触媒191を通った排ガスは、拡散され、更に、空隙190で拡散されるため、外径D1を小さくしても排ガスを大きな外径D2の第2触媒192の断面全体へ行き渡らせることができるからである。
また、S1>S2としたのは、第1触媒191を通過した排ガスを十分に拡散させせるために間隔S1を大きくし、第2触媒192と第3触媒193との間ではそれほど拡散させる必要がないために間隔S2を小さくしたことによる。
外管組立体182は、排気管51から後へ順に接続された第1外テーパ管195、第1外管196、第2外テーパ管197、第2外管198を備え、第1外管196の後半部分から第2外管198までが遮熱カバー201で覆われている。
以上のように、マフラ52では、3つの触媒、即ち、第1触媒191、第2触媒192及び第3触媒193で順に排ガス浄化を促進させるため、第1触媒191は排ガスと最初に反応し、特に未燃焼ガスのほとんどがこの第1触媒191で燃焼するため高温になるが、第2触媒192及び第3触媒193は、反応する未燃焼ガス成分が少なくなるために第1触媒191ほど高温にはならないため、第2触媒192及び第3触媒193の担体の板厚を薄くすることができる。
但し、第2触媒192及び第3触媒193の触媒反応が低下しないように所定温度を保つため、第2触媒192及び第3触媒193の外側には遮熱カバー201が設けられ、例えば、走行風による冷却が抑えられる。
マフラ52は、後方斜め上方に傾斜しながら延び、3つの第1触媒191、第2触媒192、第3触媒193のうちで、最も前側の第1触媒191が最も低く配置されている。
第1触媒191は、外径が最も小さいため、第1外管196の外径が大きくならず、第1触媒191が最も低く配置されても、第1外管196の下面位置が車両の最低地上高に与える影響は小さい。
以上の図1、図4に示したように、エンジン22に排気管51が接続され、この排気管51の後端に、担体とこの担体に支持される触媒成分とを含む複数の触媒(第1触媒191、第2触媒192、第3触媒193)を間隔を置いて収容、保持する触媒ケース180の前端が連結され、この触媒ケース180がマフラ52内に収納された排気浄化装置としての内管組立体181を備える鞍乗り型車両10において、触媒を、排ガスの流れの上流側から順に第1触媒191、第2触媒192及び第3触媒193とし、触媒ケース180内にこれら3つの第1触媒191、第2触媒192、第3触媒193が直列に配置されるので、これら3つの触媒(第1触媒191、第2触媒192、第3触媒193)を配置箇所に応じて仕様を変更する、例えば、外形、外形寸法、隣り合う触媒同士の距離などを異ならせることで、過剰品質になったり、大型になるというようなことを防ぐことができ、コスト低減や小型化を図ることができるとともに、3つの触媒(第1触媒191、第2触媒192、第3触媒193)のそれぞれの仕様を最適なものにして排気浄化性能をより向上させることができる。
また、第1触媒191が、第2触媒192及び第3触媒193よりも耐熱性が高いので、未燃焼ガスのほとんどが第1触媒191で燃焼するため、第2触媒192、第3触媒193は第1触媒191に比べて耐熱性の低いものを使用することができる。また、第1触媒191の触媒反応によって、第2触媒192、第3触媒193については活性化する適当な温度に保つことができ、排気浄化性能を向上させることができる。
以上の図2、図4に示したように、マフラ52が、後方斜め上方に傾斜するように延び、3つの触媒のうちで第1触媒191が最も下に位置するので、マフラ52の下面位置、詳しくは、第1外管196の下面位置をより上方にすることができ、車両の最低地上高への影響を小さくすることができる。
また、車両側面視で、第2触媒192及び第3触媒193に重なる位置で且つマフラ52の外側方にマフラカバーとしての遮熱カバー201が設けられ、この遮熱カバー201を支持する支持ステーとしてのカバー取付部材176,177がマフラ52の外周面に設けられるので、第1触媒191の側方は遮熱カバー201で覆われていないため、未燃焼ガスのほとんどを燃焼させて高温となる第1触媒191を冷却することができる。
一方、第2触媒192、第3触媒193を遮熱カバー201で覆うことで、第2触媒192及び第3触媒193が走行風で冷え過ぎるのを防止することができ、第2触媒192及び第3触媒193を活性化する適正な温度に保ちやすくすることができて、排気浄化性能を向上させることができる。
図5は本発明に係る排気装置取付構造を示す右側面図であり、車体フレーム11側、詳しくは、ピボットプレート14側に、同乗者の足を載せるためのピリオンステップ205を支持するステップブラケット206と、排気装置42のマフラ支持ブラケット118とが共締めされて、車体側にマフラ52が支持された状態を示している。
図6は図5の6−6線断面図であり、ピボットプレート14に車幅方向に貫通するようにピボット軸支持パイプ211とロッド212とが取付けられ、ピボット支持パイプ211にボルトであるピボット軸23が挿入され、ピボット軸23にスイングアーム24の前端部24a,24aがスイング自在に取付けられている。
更に、一方の前端部24aの側方には三角プレート214の頂点214aとステップブラケット206の角部206aとが配置され、頂点214aに形成された貫通穴214bと角部206aに形成された貫通穴206bとにピボット軸23が通され、ピボット軸23に三角プレート214及びステップブラケット206の上部が取付けられている。
ロッド212の一端にはクランク状に折り曲げられた屈曲プレート216が取付けられ、この屈曲プレート216の上部の内側にナット217が取付けられている。
屈曲プレート216の外側方には、三角プレート214の頂点214cと、マフラ支持ブラケット118の前端部118aと、ステップブラケット206の角部206cとが配置され、角部206cに形成された貫通穴206d、前端部118aに形成された取付穴穴118A、頂点214cに形成された貫通穴214dとにボルト218が通され、ボルト218の先端がナット217にねじ込まれて、屈曲プレート216に三角プレート216、マフラ支持ブラケット118及びステップブラケット206が共締めされている。
また、図5に示したように、三角プレート214の頂点214eと、マフラ支持ブラケット118の中間部118cと、ステップブラケット206の中間部206eとがボルト221で共締めされている。
以上に述べた3つの触媒(第1触媒191、第2触媒192及び第3触媒193)の作用を次に説明する。
図7は本発明に係る触媒の作用を示す作用図である。
排気管51内を流れる排ガスは、矢印で示すように、第1触媒191に至り、第1触媒191を通過すると、矢印で示すように、排ガスは拡散し、更に、第2内テーパ管186内でも拡散して第2触媒192内に流入する。更に、排ガスは、第2触媒192と第3触媒193との間の空隙194では、第2内管187内を、矢印で示すように、ほぼ層状に流れて第3触媒193に至る。
以上の図4、図7に示したように、第1触媒191が、第2触媒192及び第3触媒193よりも外径が小さいので、触媒ケース180の外径を小さくすることができ、マフラ52の小型化を図ることができる。また、第1触媒191の外径が小さくても、第1触媒191によって未燃焼ガスの燃焼と排ガスの拡散とを行うため、下流側の外径の大きい第2触媒192及び第3触媒193の断面全体に未燃焼ガスを接触させることができ、排気浄化効率を高めることができるとともに、第1触媒191による未燃焼ガスの燃焼で高温になった排ガスで第2触媒192及び第3触媒193を適当な活性温度に保つことができる。
また、第1触媒191と第2触媒192との間隔S1が、第2触媒192と第3触媒193との間隔S2よりも大きいので、第1触媒191と第2触媒192との間隔S1を広くして排ガスを十分に拡散させることができ、このような拡散によって第2触媒192と第3触媒193との間隔S2は短くすることができる。従って、排ガスを拡散するスペースを確保しながら、触媒ケース180の前後長を短くすることができ、ひいてはマフラ52の全長を短くすることができる。
尚、本実施形態では、図4に示したように、第2触媒192と第3触媒193との外径を同じD2としたが、これに限らず、第2触媒192と第3触媒193との外径を異ならせてもよい。
本発明は、鞍乗り型車両に好適である。
本発明に係る鞍乗り型車両の側面図である。 本発明に係る2次空気供給装置の側面図である。 本発明に係る排気装置の平面図である。 図3の4−4線断面図である。 本発明に係る排気装置取付構造を示す右側面図である。 図5の6−6線断面図である。 本発明に係る触媒の作用を示す作用図である。
符号の説明
10…鞍乗り型車両(自動二輪車)、22…エンジン、51…排気管、52…消音器(マフラ)、176,177…支持ステー(カバー取付部材)、180…触媒ケース、181…排気浄化装置(内管組立体)、191…第1触媒、192…第2触媒、193…第3触媒、201…マフラカバー(遮熱カバー)、D1,D2…外径、S1,S2…間隔。

Claims (4)

  1. エンジン(22)に排気管(51)が接続され、この排気管(51)の後端に、担体とこの担体に支持される触媒成分とを含む複数の触媒を間隔を置いて収容、保持する触媒ケース(180)の前端が連結され、この触媒ケース(180)が消音器(52)内に収納された排気浄化装置(181)を備える鞍乗り型車両において、
    前記触媒を、排ガスの流れの上流側から順に第1触媒(191)、第2触媒(192)及び第3触媒(193)とし、前記触媒ケース(180)内にこれら3つの第1触媒(191)、第2触媒(192)、第3触媒(193)が直列に配置され
    記第1触媒(191)は、前記第2触媒(192)及び前記第3触媒(193)よりも耐熱性が高く、
    車両側面視で、前記第2触媒(192)及び第3触媒(193)に重なる位置で且つ前記消音器(52)の外側方にマフラカバー(201)が設けられ、車両側面視で、前記消音器(52)の前記第1触媒(191)に重なる部位は露出され、前記マフラカバー(201)を支持する支持ステー(176、177)が前記消音器(52)の外周面に設けられることを特徴とする鞍乗り型車両。
  2. 前記第1触媒(191)は、前記第2触媒(192)及び前記第3触媒(193)よりも外径が小さいことを特徴とする請求項1記載の鞍乗り型車両
  3. 前記第2触媒(192)と前記第3触媒(193)との間隔(S2)は、前記第1触媒(191)と第2触媒(192)との間隔(S1)よりも小さいことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の鞍乗り型車両。
  4. 前記消音器(52)は、後方斜め上方に傾斜するように延び、3つの前記触媒のうちで前記第1触媒(191)が最も下に位置することを特徴とする請求項1〜請求項のいずれか1項記載の鞍乗り型車両
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