JP5952246B2 - 自動二輪車における排気ガスセンサ保護構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動二輪車の排気管内を流通する排気ガス中の酸素濃度を検出する排気ガスセンサを前記排気管に取り付けるための自動二輪車における排気ガスセンサ保護構造に関する。

自動二輪車には、排気管内を流通する排気ガス中の酸素濃度を検出するための排気ガスセンサが設けられる。排気ガスセンサによって検出された酸素濃度に関する情報は、例えば、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）に送信される。この情報を受けたＥＣＵは、排気ガスの空燃比に基づいてエンジンを制御する。

特許文献１には、この種の排気ガスセンサを、複数本の排気管同士が下流側で連結された集合管に取り付けることが提案されている。

特開２００３−３２７１８７号公報

排気ガスセンサは、酸化ジルコニア等の酸化物イオン伝導体からなる。この酸化物イオン伝導体中を酸化物イオン（Ｏ^2-）が伝導することにより、排気ガス中の酸素濃度を求めることができるようになっている。

ここで、酸化物イオンを十分に伝導させるには、酸化物イオン伝導体（排気ガスセンサ）を昇温して活性化する必要がある。換言すれば、酸素濃度を精度よく検出するためには、排気ガスセンサの暖機運転が必要となる。

特許文献１記載の技術においては、上記したように排気ガスセンサを集合管に取り付けるようにしているが、集合管は排気ガスの流通方向下流側であるので、上流側に比して低温である。このような低温領域に排気ガスセンサを配置したときには、暖機運転を長時間行わなければならない。すなわち、排気ガスセンサが酸素濃度を精度よく検出することが可能な状態となるまで、長時間の待機を要することになる。

このような不都合を回避するべく、排気ガスセンサを、排気ガスの流通方向上流側に配置することが想起される。この場合、比較的高温であるので、暖機運転が短時間で終了するという利点がある。しかしながら、例えば、エンジンの近傍に排気ガスセンサを設置した場合、排気ガスセンサに熱影響が及ぶ可能性があるとも考えられる。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、排気ガスセンサを短時間で活性化することが可能であり、しかも、該排気ガスセンサへの熱影響を低減し得る自動二輪車における排気ガスセンサ保護構造を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、自動二輪車（１０）のエンジン（６８）の排気口（８０）に連結される排気管（８２）に対し、該排気管（８２）内を流通する排気ガス中の酸素濃度を検出する排気ガスセンサ（９４）を取り付ける自動二輪車（１０）における排気ガスセンサ保護構造（９０）であって、
前記排気管（８２）には、基部（９６）とボス部（１００）を有するブラケット（９２）が設けられ、
前記基部（９６）は排気管（８２）に接合され、
前記排気ガスセンサ（９４）は、該排気ガスセンサ（９４）の先端が、前記排気口（８０）の近傍で前記排気管（８２）内に挿入されるように前記ボス部（１００）に螺合により保持され、
前記ボス部（１００）には、前記排気ガスセンサ（９４）の近傍で前記排気管（８２）の熱を放熱する放熱部材（１１０）が溶接接合されることを特徴とする。

この構成では、排気口の近傍に排気ガスセンサが配設される。排気口から導出された直後の排気ガスは比較的高温であるので、排気ガスセンサに対し、比較的高温の排気ガスが接触する。このため、排気ガスセンサが比較的短時間で昇温され、これにより活性化される。すなわち、短時間で排気ガス中の酸素濃度を精度よく測定することが可能となる。

しかも、エンジンからの熱は、排気ガスセンサの近傍に配設された放熱部材を介して大気に速やかに放散される。このため、排気ガスセンサへの熱影響を低減することができる。

以上のように、上記の構成により、排気ガスセンサを短時間で活性化することが可能となるとともに、該排気ガスセンサに熱影響が及ぶことを回避することが可能となる。

放熱部材（１１０）は、排気ガスセンサ（９４）の車体前方側を覆う空冷面を有するものであることが好ましい。

この場合、自動二輪車の走行時、該空冷面に走行風が接触する。この走行風の接触に伴う、いわゆる空冷により、放熱部材が効率よく冷却される。このため、エンジンや排気管から伝達された熱を効率よく放散することができる。

しかも、車体前方から小石等が跳ね上げられたときには、該小石等は、放熱部材に接触する。このように、放熱部材が保護機能をも営むことにより、排気ガスセンサに小石等が接触することが回避される。

排気ガスセンサ（９４）は、排気管（８２）を挟んでホーン（１１２）に対し車幅方向反対側となるように配置することが好ましい。ホーンが排気ガスセンサ等に過度に近接するような場合、ホーンに起因してノイズ信号が発生する可能性があるが、上記のような構成とすることにより、排気ガスセンサがホーンから離間して配置される。このため、排気ガスセンサにノイズ信号が発生する可能性を低減することができる。

さらに、排気ガスセンサ（９４）に接続されたハーネス（１０８）が、排気ガスセンサ（９４）から車幅方向外方に指向して延出していることが好ましい。この場合、ハーネスがホーンに対して反対方向に向かって延出するので、ホーンからハーネスに電気的な影響が及ぶことが回避される。このため、ハーネス内でノイズ信号が発生する可能性が低減する。

上記したように、排気ガスセンサ保護構造（９０）は、排気管（８２）にブラケット（９２）を設け、前記排気ガスセンサ（９４）を前記ブラケット（９２）のボス部（１００）で保持するとともに、前記放熱部材（１１０）を前記ブラケット（９２）で保持することで構築することができる。

この場合、構成が簡素である。しかも、このために排気ガスセンサの取付作業が簡便となる。

本発明によれば、エンジンの排気口の近傍に排気ガスセンサを配設するようにしているので、排気ガスセンサに対し、比較的高温の排気ガスが接触する。このため、排気ガスセンサが比較的短時間で昇温されて活性化されるので、短時間で排気ガス中の酸素濃度を精度よく測定することが可能となる。

また、エンジンや排気管からの熱が放熱部材を介して大気に速やかに放散されるので、排気ガスセンサへの熱影響を低減することができる。

本実施の形態に係る排気ガスセンサ保護構造が採用された自動二輪車の側面図である。 図１に示す自動二輪車の概略正面図である。 図１に示す自動二輪車の要部斜視図である。 図１の排気ガスセンサ保護構造を示すための要部背面図である。 図４中のＶ−Ｖ線矢視断面図である。

以下、本発明に係る自動二輪車における排気ガスセンサ保護構造（以下、単に「排気ガスセンサ保護構造」とも表記する）につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

なお、以下の説明において、「右」、「左」、「前方」及び「後方」は、それぞれ、自動二輪車に運転者が運転姿勢で乗車した際の右手側、左手側、車両前方側（進行方向側）、車両後方側（進行方向反対側）を指称するものとする。図面中の「Ｒ」、「Ｌ」、「Ｆｒ」及び「Ｒｒ」も同様である。

先ず、本実施の形態に係る排気ガスセンサ保護構造が採用された自動二輪車につき、図１を参照しながら説明する。

図１に示す自動二輪車１０は、車体フレーム１２と、該車体フレーム１２を覆うカウル部１４と、操舵輪である前輪１６と、駆動輪である後輪１８と、前輪１６を操舵する操舵部２０と、乗員が着座するシート２２と、操舵部２０とシート２２との間に位置する燃料タンク２４と、前方を照射するためのヘッドライトユニット２６とを備える。

車体フレーム１２は、複数種の鋼材等が、例えば、溶接されることによって一体的に構成されている。車体フレーム１２は、トップブリッジ２８及びボトムブリッジ３０を介して操舵部２０に設けられたヘッドパイプ３２と、ヘッドパイプ３２から車体後方に延びるメインフレーム３４と、メインフレーム３４よりも下方に位置してヘッドパイプ３２から車体後方に延びるダウンチューブ３６と、ヘッドパイプ３２から車体前方に延びるフロントフレーム３８とを有する。フロントフレーム３８には、ヘッドライトユニット２６よりも後方にメータユニット４０が取り付けられている。

カウル部１４は、車体前方に位置するフロントカウル４２と、車体下方に位置するアンダーカウル４４と、車体後方に位置するサイドカウル４６とを有する。

操舵部２０は、前輪１６を車体の左右方向から軸支する一対のフロントフォーク５２と、一対のフロントフォーク５２に取り付けられたハンドル部５４とを有する。これにより、前輪１６が操向可能となる。ハンドル部５４の右手側には、自動二輪車１０を走行させるためのアクセル５５が設けられる。

自動二輪車１０は、さらに、前輪１６の上方に位置するフェンダ５６ａ、後輪１８の上方に位置するフェンダ５６ｂ、後輪１８から車体フレーム１２に伝わる振動を緩衝するクッションユニット５８、ウィンドウスクリーン６０、バックミラー６２、スタンド６６を備える。燃料タンク２４の下方には、フロントカウル４２、アンダーカウル４４、サイドカウル４６に囲繞されるようにして、エンジン６８、変速機７０、エアクリーナ７２が配設されている。

なお、図１中の参照符号７４はシートフレームを示し、このシートフレーム７４上に、運転者が着席するための前記シート２２が設けられる。

この場合、エンジン６８は単気筒型であり、概略正面図である図２に示すように、その排気口８０には１本の排気管８２が接続される。排気管８２には、消音器８４が連設される（図１参照）。

次に、本実施の形態に係る排気ガスセンサ保護構造９０（図２参照）につき説明する。

上記したように、エンジン６８の排気口８０には排気管８２が接続されている。この排気管８２において、排気口８０の近傍（すなわち、排気管８２の上流側端部近傍）には、図２〜図４に示すように、ブラケット９２を介して排気ガスセンサ９４が配設される。

ブラケット９２は、排気管８２に接合される基部９６と、ネジ孔９８が貫通形成されて円筒形状をなすボス部１００とを有する。この中の基部９６は、その曲率が排気管８２の曲率に対応するように湾曲しており、従って、その一端面は、全面が排気管８２の外壁に当接する。

図４のＶ−Ｖ線矢視断面図である図５に示すように、基部９６には、その厚み方向に沿って挿通孔１０２が貫通形成されている。ボス部１００の下端部が挿通孔１０２に挿入されるとともに、挿通孔１０２の開口近傍とボス部１００の下端部外周壁とが溶接等によって接合されることで、ブラケット９２が構成される。

排気管８２には、外壁から内壁にわたって進入口１０４が貫通形成されており、ブラケット９２は、進入口１０４がボス部１００のネジ孔９８と連通するように位相が合わせられる。その後、基部９６が排気管８２に接合され、これによりブラケット９２が位置決め固定される。

排気ガスセンサ９４は、排気管８２内を流通する排気ガス中の酸素濃度を測定するためのものであり、その先端の検出部は、酸化物イオンが伝導する酸化物イオン伝導体からなる。長尺物である排気ガスセンサ９４の一端部にはネジ部１０６が形成されており、該ネジ部１０６がブラケット９２のボス部１００のネジ孔９８に螺合されている。この螺合により、排気ガスセンサ９４がブラケット９２に保持される。

ブラケット９２が排気管８２に接合されているため、排気ガスセンサ９４は、ブラケット９２を介して排気管８２に保持される。また、排気ガスセンサ９４の小径な先端部（検出部）は、進入口１０４から排気管８２の内部に進入している。

図２に示すように、ボス部１００は、車幅方向（進行方向に直交する方向）の略中央から外方（右方）に向かうように延在している。従って、排気ガスセンサ９４もまた、車幅方向の略中央から外方（右方）に指向して延在する。

排気ガスセンサ９４の他端部には、前記検出部によって検出された酸素を、その検出量に応じた電気信号として出力する信号線の束がシールドで被覆された第１ハーネス１０８が接続される。排気ガスセンサ９４の他端部が車幅方向外方（右方）を臨んでいるため、第１ハーネス１０８は、車幅方向外方（右方）に指向して延出する。

さらに、ボス部１００には、図３〜図５に示すように、放熱部材１１０が溶接等によって接合される。換言すれば、放熱部材１１０は、接合によってボス部１００に保持されている。

該放熱部材１１０は、例えば、アルミニウム、銅、又はこれらのいずれか一方を含む合金等、熱伝導度が大きな素材からなり、このため、エンジン６８や排気管８２から該放熱部材１１０に伝達された熱は、速やかに大気に放散される。

この場合、放熱部材１１０は、円筒体を直径に沿って切断したような半円筒体形状をなし、排気ガスセンサ９４の車両前方側（進行方向に臨む側）を覆う位置に配設される。従って、自動二輪車１０が走行した際、放熱部材１１０に対して走行風が接触する。すなわち、放熱部材１１０の前方端面は、走行風によって冷却される空冷面である。

図２に示すように、車幅方向左方には、ホーン１１２が配設される。すなわち、排気ガスセンサ９４及びホーン１１２は、排気管８２を間にして配置されており、結局、排気ガスセンサ９４は、排気管８２を挟んでホーン１１２と反対側となるように配置されている。

ホーン１１２に電気的に接続された第２ハーネス１１４は、車体フレーム１２に沿うようにして、自動二輪車１０の下方から上方に向かって架け渡される。

本実施の形態に係る排気ガスセンサ保護構造９０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき説明する。

排気ガスセンサ９４を排気管８２に取り付けるためには、先ず、ブラケット９２のボス部１００に放熱部材１１０を溶接等で接合する。その後、該ブラケット９２の基部９６を、進入口１０４が形成された排気管８２に対して溶接等で接合する。又は、基部９６を排気管８２に対して接合した後、ボス部１００に放熱部材１１０を接合するようにしてもよい。いずれの場合においても、この際には、進入口１０４がボス部１００のネジ孔９８（図５参照）と連通するように位相が合わせられる。

その後、ネジ孔９８に対し、第１ハーネス１０８が予め接続された排気ガスセンサ９４のネジ部１０６を螺合する。これにより、排気ガスセンサ９４がブラケット９２を介して排気管８２に保持される。

このように、排気ガスセンサ保護構造９０を構成するには、放熱部材１１０及びブラケット９２があれば十分である。しかも、排気ガスセンサ保護構造９０を構築する作業も簡便である。換言すれば、上記のような構造とすることにより、排気ガスセンサ保護構造９０の構成が簡素となるとともに、その取付作業が容易となる。

自動二輪車１０（図１参照）を走行させるためには、運転者は、シート２２に着席した後、エンジン６８を始動する。エンジン６８には、エアクリーナ７２を介して大気が取り込まれるとともに、燃料タンク２４から燃料が供給される。大気及び燃料は、エンジン６８内で混合・燃焼され、これに伴って排気ガスが生じる。排気ガスは、エンジン６８の排気口８０から排気管８２に導出される。

運転者が、ハンドル部５４の右手側に設けられたアクセル５５を回動するとともにシフトギア（図示せず）を介して変速機７０を操作することにより、自動二輪車１０が前方に向かって走行する。走行の間、上記と同様に排気ガスが排気管８２に導出される。

ここで、排気管８２における排気口８０の近傍には、上記したように排気ガスセンサ９４が配設されている。排気ガスセンサ９４の先端部（検出部）が進入口１０４から排気管８２の内部に進入しているため（図５参照）、検出部には、排気口８０から導出された直後の排気ガスが接触する。

排気口８０から導出された直後の排気ガスは比較的高温であり、このため、排気ガスセンサ９４には、排気ガスからの熱が伝達される。従って、検出部が比較的短時間で昇温され、これにより活性化される。すなわち、長時間の暖機運転を行うことなく検出部において十分な酸化物イオン伝導が起こるようになり、酸素濃度を精度よく検出することが可能となる。

排気ガスセンサ９４によって測定された排気ガスセンサ９４中の酸素濃度は、第１ハーネス１０８を介し、情報としてＥＣＵに送信される。この情報を受けたＥＣＵは、排気ガスの空燃比に基づいてエンジン６８を制御する。

排気ガスセンサ９４は、排気管８２を間にしてホーン１１２とは反対側に配設されており、また、第１ハーネス１０８は、ホーン１１２から離間するようにして車幅方向右方に向かって延出している（図２参照）。このため、ホーン１１２に起因して、排気ガスセンサ９４の検出部や、第１ハーネス１０８内の信号線等にノイズ信号が発生する可能性を回避することができる。これにより、酸素濃度の検出精度が一層向上する。

さらに、排気ガスセンサ９４の進行方向前方には、放熱部材１１０が設けられている。本実施の形態では、排気ガスセンサ９４を排気口８０の近傍に配置しているため、該排気ガスセンサ９４がエンジン６８に近接しているが、エンジン６８や排気管８２からの熱は、放熱部材１１０を介して速やかに大気に放散される。このため、排気ガスセンサ９４への熱影響を低減することができる。

加えて、放熱部材１１０が進行方向前方に臨んでいるため、該放熱部材１１０の前方端面に走行風が接触する。この走行風との接触によって、放熱部材１１０が冷却される（いわゆる空冷）。このため、放熱部材１１０は、エンジン６８や排気管８２から伝達された熱を効率よく放散することができる。このことも、排気ガスセンサ９４に熱影響が及ぶ可能性を低減することに寄与する。

以上のように、本実施の形態によれば、エンジン６８の排気口８０の近傍に排気ガスセンサ９４を配設することで該排気ガスセンサ９４を短時間で活性化することを可能としながら、該排気ガスセンサ９４への熱影響を低減することができる。

その上、小石等が前輪１６に巻き込まれて排気ガスセンサ９４に向かって跳ね上げられたような場合には、該小石等は放熱部材１１０に接触する。このため、小石等が排気ガスセンサ９４に接触することが回避される。すなわち、放熱部材１１０は、排気ガスセンサ９４を保護する保護部材（ガード）としての役割を兼ねる。

本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、放熱部材１１０は、空冷面を有する半円筒体形状のものに限定されるものではなく、エンジン６８側に臨んで該エンジン６８からの輻射熱を遮蔽する遮熱面を有するものであってもよい。

また、エンジンは、複数個の気筒が形成された多気筒型であってもよい。

１０…自動二輪車 １２…車体フレーム
１６…前輪 １８…後輪
２２…シート ２４…燃料タンク
６８…エンジン ８０…排気口
８２…排気管 ９０…排気ガスセンサ保護構造
９２…ブラケット ９４…排気ガスセンサ
９６…基部 １００…ボス部
１０４…進入口 １０８、１１４…ハーネス
１１０…放熱部材 １１２…ホーン

Claims (5)

1. 自動二輪車（１０）のエンジン（６８）の排気口（８０）に連結される排気管（８２）に対し、該排気管（８２）内を流通する排気ガス中の酸素濃度を検出する排気ガスセンサ（９４）を取り付ける自動二輪車（１０）における排気ガスセンサ保護構造（９０）であって、
   前記排気管（８２）には、基部（９６）とボス部（１００）を有するブラケット（９２）が設けられ、
   前記基部（９６）は排気管（８２）に接合され、
   前記排気ガスセンサ（９４）は、該排気ガスセンサ（９４）の先端が、前記排気口（８０）の近傍で前記排気管（８２）内に挿入されるように前記ボス部（１００）に螺合により保持され、
   前記ボス部（１００）には、前記排気ガスセンサ（９４）の近傍で前記排気管（８２）の熱を放熱する放熱部材（１１０）が溶接接合されることを特徴とする自動二輪車（１０）における排気ガスセンサ保護構造（９０）。
2. 請求項１記載の排気ガスセンサ保護構造（９０）において、前記放熱部材（１１０）は、前記排気ガスセンサ（９４）の車体前方側を覆う空冷面を有することを特徴とする自動二輪車（１０）における排気ガスセンサ保護構造（９０）。
3. 請求項１又は２記載の排気ガスセンサ保護構造（９０）において、前記排気ガスセンサ（９４）は、前記排気管（８２）を挟んでホーン（１１２）に対し車幅方向反対側となるように配置されていることを特徴とする自動二輪車（１０）における排気ガスセンサ保護構造（９０）。
4. 請求項３記載の排気ガスセンサ保護構造（９０）において、前記排気ガスセンサ（９４）に接続されたハーネス（１０８）が、前記排気ガスセンサ（９４）から車幅方向外方に指向して延出していることを特徴とする自動二輪車（１０）における排気ガスセンサ保護構造（９０）。
5. 自動二輪車（１０）のエンジン（６８）の排気口（８０）に連結される排気管（８２）に対し、該排気管（８２）内を流通する排気ガス中の酸素濃度を検出する排気ガスセンサ（９４）を取り付ける自動二輪車（１０）における排気ガスセンサ保護構造（９０）であって、
   前記排気管（８２）には、ボス部（１００）を有するブラケット（９２）が設けられ、
   前記ブラケット（９２）は排気管（８２）に接合され、
   前記排気ガスセンサ（９４）は、該排気ガスセンサ（９４）の先端が、前記排気口（８０）の近傍で前記排気管（８２）内に挿入されるように前記ボス部（１００）に螺合により保持され、
   前記ボス部（１００）には、前記排気ガスセンサ（９４）の近傍で前記排気管（８２）の熱を放熱する放熱部材（１１０）が溶接接合され、
   前記放熱部材（１１０）は、円筒体を直径に沿って切断したような半円筒体形状をなし、前記排気ガスセンサ（９４）の車体前方側を覆う空冷面を有することを特徴とする自動二輪車（１０）における排気ガスセンサ保護構造（９０）。

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