JP6266549B2 - 自動二輪車の排気装置 - Google Patents

Description

本発明は、酸素センサが備えられている自動二輪車の排気装置の改良に関する。

酸素センサが備えられている内燃機関の排気装置が知られている（例えば、特許文献１（図１）参照。）。

特許文献１の図１に示すように、内燃機関（１）（括弧付き数字は、特許文献１記載の符号を示す。以下同じ。）から排気通路（７）が延びており、この排気通路（７）の途中に排気ガスを浄化する触媒（８）が備えられ、この触媒（８）の上流側に酸素センサ（２７ａ）が配置され、触媒（８）の下流側に、別の酸素センサ（２７ｂ）が配置される。

ところで、複数気筒を有する内燃機関（エンジン）では、各気筒から排気される排気ガスは、排気管を流れた後、これらの排気管の下流側に連結される集合管で集合される。この場合に、各気筒から排気管が直線的に延びていると、集合管内で各気筒から排気される排気ガスが、十分に攪拌されない可能性がある。そうすると、集合管内に配置され排気ガス中の酸素を検出する酸素センサのデータは、局所的なものとなり易い。

また、触媒と排気ガスとが化学反応する際、触媒の部位によって化学反応速度に差が出るため、触媒の下流側に酸素センサを配置する場合、触媒と反応した排気ガスが十分に攪拌されないと、酸素センサのデータは、局所的なものとなり易い。従って、触媒の上流側及び下流側に酸素センサを設ける場合、排気ガスを十分に攪拌させ、均質化させることが望まれる。

さらに、排気装置を自動二輪車に搭載する場合、自動二輪車のエンジンは、外側に露出する場合がある。外側にエンジンが露出する車両では、排気装置が雨水や走行風といった自然環境に晒される場合がある。触媒が雨水や走行風などに晒されると、排気装置が冷却され易くなり、触媒の浄化性能が低下する可能性がある。このため、触媒周囲の温度が不明な場合、外部環境による触媒の浄化性能低下分を見込んでやや触媒容積の大きな触媒にする必要があり、触媒が大型化することになる。

排気ガスが十分に攪拌された状態で、排気ガス中の酸素を検出することができ、併せて、触媒の小型化を図ることができる自動二輪車の排気装置が望まれる。

特開２００３−３１４３８３公報

本発明は、排気ガスが十分に攪拌された状態で、排気ガス中の酸素を検出することができ、併せて、触媒の小型化を図ることができる自動二輪車の排気装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、多気筒エンジンからの排気ガスを導出する左右一対の排気管と、この排気管の下流側に接続され排気音を低減させると共に排気ガスを外部へ排出する消音器とを備えた自動二輪車の排気装置において、左右一対の排気管は、各々、各気筒を集合させる集合部を備えると共に、当該集合部に、排気ガスを浄化する触媒が各々設けられ、触媒の下流側にて、左右一対の排気管は、一側が消音器へ延び、他側が左右一対の排気管の間を連結する連結管へ延びている分岐部を含み、左右一対の分岐部の下流側で一側に、下流側酸素センサを備えており、下流側酸素センサの上流側に触媒を挟むようにして上流側酸素センサが備えられ、分岐部の下流側で車両後方に延び、消音器につながる一側延長部が備えられ、下流側酸素センサの上流側に温度センサが設けられ、温度センサは連結管と一側延長部との間に備えられ、集合部の後部及び分岐部にて排気ガスが攪拌されるようにしたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、分岐部は、触媒の下流側に備えられた天井壁と、当該天井壁に対向配置される底壁と、天井壁と当該底壁との間に渡され車両後方に臨んでいる後壁と、を備え、当該後壁に温度センサが備えられていることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、下流側酸素センサの上端は、車幅方向内側に指向すると共に、車両側面視で左右一対の排気管を覆う左右のプロテクタと重なることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、連結管は、下流側酸素センサの下方で且つ、車両長手方向で下流側酸素センサと重なるように配置されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、触媒の下流側で左右一対の排気管に含まれる分岐部の下流側にて一側に、酸素センサを備えている。排気ガスは、排気管の集合部に設けられる触媒を通り、左右一対の分岐部に達する。その際、排気ガスは、集合部の後部と左右の分岐部で膨張し攪拌される。左右の分岐部で十分に攪拌された排気ガスは、分岐部の下流側で一側に備えられている酸素センサに触れる。従って、触媒の状態をより精密に判断することができる。

請求項２に係る発明では、酸素センサの下流側にて分岐部に、温度センサが備えられている。温度センサは、酸素センサよりも触媒に近い位置に配置されているため、触媒の化学反応による反応熱をより正確に検出できる。酸素センサだけでなく、温度センサによっても触媒の活性具合及び触媒の状態をより精密に判断することができる。触媒の活性状態をより精密に把握できるようになるため、触媒の小型化を図ることができる。

請求項３に係る発明では、酸素センサの上端は、車幅方向内側に指向すると共に、左右一対の排気管を覆う左右のプロテクタと重なる。すなわち、酸素センサは、車幅方向外側に露出しない位置に配置されるため、雨水や走行風といった外部環境によって冷やされ難い構造とすることができる。結果、触媒の状態をより精密に判断することができる。

請求項４に係る発明では、連結管は、酸素センサの下方で且つ車両長手方向で酸素センサと重なるように配置されている。車両の下方を流れる走行風や前輪が巻き上げた泥水等は、酸素センサの下方に配置される連結管に当たるため、酸素センサには当り難くなる。従って、酸素センサは、走行風や泥水といった外部環境によって冷やされ難い構造とすることができる。結果、触媒の状態をより精密に判断することができる。

本発明に係る自動二輪車の左側面図である。 排気装置を説明する図１の２矢視図である。 本発明に係る自動二輪車に備えられている排気装置の平面図である。 図３の４矢視図であって排気装置の左側面図である。 図３の５−５線断面図である。 図３の６−６線断面図である。 図３の７−７線断面図である。 図３の８−８線断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図中及び実施例において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」は、各々、自動二輪車に乗車する運転者から見た方向を示す。

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、自動二輪車１０は、車体フレーム１１に、ヘッドパイプ１２から車両後方へ延びるメインフレーム１３と、このメインフレーム１３から下方に延びるピボットフレーム１８とが備えられ、車体フレーム１１にエンジン１４が懸架され、ヘッドパイプ１２に前輪１５を含む前輪操向部２１が操向自在に備えられ、ピボットフレーム１８に揺動自在に後輪懸架部２２が支持され、前輪１５と後輪１６の間で車体フレーム１１にシート１７が備えられ、このシート１７に乗員が跨って乗車する鞍乗り型車両である。

車体フレーム１１に操向可能に設けられる前輪操向部２１は、ヘッドパイプ１２に回動自在に設けられるフロントフォーク２４と、このフロントフォーク２４の下端に支持される前輪１５と、フロントフォーク２４の上端に取付けられる操向ハンドル２５とを主要素とする。後輪懸架部２２は、ピボットフレーム１８から車両後方に延びているスイングアーム１９と、このスイングアーム１９の後端部に支持される後輪１６とを有する。

車体を覆う車体カバー３０は、フロントカウル３１と、このフロントカウル３１から車両後方へ延びエンジン１４の上方まで延びている左右のフロントサイドカウル３２Ｌ、３２Ｒ（図手前側の符号３２Ｌのみ示す。）と、エンジン１４の下方及び排気装置４０を覆うアンダカウル３３と、このアンダカウル３３の後方に連続するように設けられ排気装置４０を覆う左右のプロテクタ３４Ｌ、３４Ｒ（図手前側の符号３４Ｌのみ示す。）とを備えている。

車両後部にて後輪１６の側方に、物品を収容する左右のトランク３６Ｌ、３６Ｒが備えられ、この左右のトランク３６Ｌ、３６Ｒの上方にリヤトランク３７が備えられている。フロントフォーク２４に、前輪１５がはねた泥をよけるフロントフェンダ３８が備えられている。

図２に示すように、自動二輪車１０に搭載されているエンジン１４は、水平対向６気筒エンジンであり、この多気筒エンジン（複数気筒エンジン）に、排気装置４０が備えられている。車両を下から見たときに、車幅方向左右に、エンジン１４のシリンダ部４２Ｌ、４２Ｒが設けられ、このシリンダ部４２Ｌ、４２Ｒの下面４２Ｌｂ、４２Ｒｂから、各々、排気ガスを導出する排気管４１Ｌａ、４１Ｌｂ、４１Ｌｃ、４１Ｒａ、４１Ｒｂ、４１Ｒｃが延びている。

左右一対の排気管４１Ｌ（４１Ｌａ、４１Ｌｂ、４１Ｌｃ）、４１Ｒ（４１Ｒａ、４１Ｒｂ、４１Ｒｃ）の下流側に、各々、左右の集合部４３Ｌ、４３Ｒが接続され、これらの左右の集合部４３Ｌ、４３Ｒの下流側に、各々、排気音を低減させると共に排気ガスを外部へ排出する消音器４４Ｌ、４４Ｒが接続されている。

ピボットフレーム１８に、乗員が足を置く足置き４６Ｌ、４６Ｒが備えられると共に、メインスタンド４７が備えられている。

図３に示すように、左右一対の排気管４１Ｌ、４１Ｒは、車両後方に延びると共に、各々、各気筒を集合させる集合部４３Ｌ、４３Ｒを備えると共に、当該集合部４３Ｌ、４３Ｒに、排気ガスを浄化する触媒４８Ｌ、４８Ｒが各々設けられている。触媒４８Ｌ、４８Ｒの上流側にて、左右一対の排気管４１Ｌ、４１Ｒに、上流側酸素センサ５１Ｌ、５１Ｒが設けられている。

触媒４８Ｌ、４８Ｒの下流側にて、左右一対の排気管４１Ｌ、４１Ｒは、一側が消音器４４Ｌ、４４Ｒ（図２参照）へ延び、他側が左右一対の排気管４１Ｌ、４１Ｒの間を連結する連結管５４へ延びている分岐部５５Ｌ、５５Ｒを含み、左右一対の分岐部５５Ｌ、５５Ｒのうちの右の分岐部５５Ｒの下流側にて一側（車両後方側）に、下流側酸素センサ５２を備えている。集合部４３Ｌ、４３Ｒの後部及び分岐部５５Ｌ、５５Ｒは、後述するように、排気管の他の部分よりも、排気管の長手方向に対して直角な断面における断面積が大きくなるように形成されており、集合部４３Ｌ、４３Ｒの後部及び分岐部５５Ｌ、５５Ｒにて排気ガスが膨張されると共に攪拌されるようにした。下流側酸素センサ５２の上流側にて分岐部５５Ｒには、更に、温度センサ５３が備えられている。以下、下流側酸素センサ５２を、単に酸素センサ５２と言う。

図４に示すように、排気管４１Ｌの下流端に集合部４３Ｌが備えられる。集合部４３Ｌは、３本の排気管４１Ｌａ、４１Ｌｂ、４１Ｌｃが合流すると共に、排気管４１Ｌの断面積が小さくなるように縮径される第１集合部６１Ｌと、この第１集合部６１Ｌの下流端に連結され一体の断面積で車両後方へ延びている第２集合部６２Ｌと、この第２集合部６２Ｌの下流端に連結され、排気管４１の断面積が大きくなるように拡径された後、第１集合部６１Ｌ及び第２集合部６２Ｌの各々の断面積よりも大きな断面積を有し、触媒４８Ｌ（図２参照）が収容されている第３集合部６３Ｌと、集合部４３Ｌに連なって形成される分岐部５５Ｌとからなる。

分岐部５５Ｌ、５５Ｒの下流側に、各々、車両後方に延びる一側延長部６５Ｌ、６５Ｒが備えられると共に、車幅方向内方へ延びる他側延長部６６Ｌ、６６Ｒが備えられている。他側延長部６６Ｌ、６６Ｒに連結管５４が連結されている。図３に戻り、他側延長部６６Ｌと連結管５４とは一体的に設けられている。なお、本実施例では、他側延長部６６Ｌと連結管５４とを一体的に設けたが、他側延長部６６Ｌと連結管５４とを別体にすることは差し支えない。

連結管５４は、酸素センサ５２の下方で且つ、車両長手方向で酸素センサ５２と重なるように配置されている。なお、分岐部５５Ｌ、５５Ｒから上方へ、排気管４１を車体フレームに取付ける排気管ステー６９が延びている。

なお、右の分岐部５５Ｒは、車幅方向中心線に対して左の分岐部５５Ｌと対称に設けられており、右側の分岐部５５Ｒの構造についての説明は省略する。
図３に戻り、右側の一側延長部６５Ｒに、酸素センサ５２が設けられている。

図５に示すように、集合部４３Ｒを構成する第２集合部６２Ｒに、上流側ボス６７Ｒが取付けられ、この上流側ボス６７Ｒに、上流側酸素センサ５１Ｒが取付けられている。上流側酸素センサ５１Ｒは、その軸線５１ＲＸ車幅方向内方を向くように、水平方向に対して傾斜して配置される。
なお、上流側酸素センサ５１Ｒを含む右側の第２集合部６２Ｒは、車幅方向中心線に対して左側の第２集合部６２Ｌと対称に設けられており、左側の第２集合部６２Ｌの構造についての説明は省略する。

図６に示すように、集合部を構成する第３集合部６３Ｒは、半長円形状を呈する上半体７５と下半体７６とを上下に突き合わせてなり、この第３集合部６３Ｒに、排気ガスを浄化する触媒４８Ｒが収容されている。
なお、左の第３集合部６３Ｌは、車幅方向中心線に対して右の第３集合部６３Ｒと対称に設けられており、左の第３集合部６３Ｌの構造についての説明は省略する。

図７に示すように、第３集合部６３Ｒから連なるように延びている分岐部５５Ｒは、触媒４８Ｒの下流側に備えられた天井壁７１と、この天井壁７１に対向配置される底壁７２と、天井壁７１と底壁７２との間に渡され車両後方に臨んでいる後壁７３とを有する。

後壁７３に、温度センサボス５８が取付けられ、この温度センサボス５８に、温度センサ５３が取付けられている。温度センサ５３の長手軸５３Ｘは、車両後方へ指向するように延びている。
なお左の分岐部５５Ｌは、温度センサ５３が設けられる点を除いて、車幅方向中心線に対して右の分岐部５５Ｒと対称に設けられており、左の分岐部５５Ｌの構造についての説明は省略する。

図８に示すように、分岐部５５Ｒを構成する一側延長部６５Ｒに、酸素センサボス６８が取付けられ、この酸素センサボス６８に、酸素センサ５２が取付けられている。酸素センサ５２の長手軸５２Ｘは、車両内方へ指向するように延びている。すなわち、酸素センサ５２の上端５２ａは、車幅方向内側に指向している。

排気管４１Ｒの一側延長部６５Ｒの車幅方向外方に、排気管４１Ｒを覆う右のプロテクタ３４Ｒが配置される。すなわち、右のプロテクタ３４Ｒは、車両側面視で右の排気管４１Ｒを覆っている。
なお車幅方向左側に、排気管４１を覆う左のプロテクタ３４Ｌ（図１参照）が設けられているが、車幅方向中心線に対して、右のプロテクタと左右対称な構造を有しており、説明を省略する。

以上に述べた自動二輪車の排気装置の作用を次に述べる。
図３、図７及び図８を併せて参照し、触媒４８Ｌ、４８Ｒの下流側で左右一対の排気管４１Ｌ、４１Ｒの分岐部５５Ｌ、５５Ｒの下流側で、右の排気管４１Ｒの一側（車両後方）に、酸素センサ５２を備えている。

排気ガスは、排気管４１Ｌ、４１Ｒの集合部４３Ｌ、４３Ｒに設けられる触媒４８Ｌ、４８Ｒを通り、左右一対の分岐部５５Ｌ、５５Ｒに達する。その際、排気ガスは、集合部４３Ｌ、４３Ｒの後部と左右の分岐部５５Ｌ、５５Ｒで膨張し攪拌される。左右の分岐部５５Ｌ、５５Ｒで攪拌された排気ガスは、分岐部５５Ｌ、５５Ｒの下流側で右の排気管４１Ｒの一側（車両後方）に備えられている酸素センサ５２に触れる。従って、触媒４８Ｌ、４８Ｒの状態をより精密に判断することができる。

また、酸素センサ５２の下流側にて右の分岐部５５Ｒに、温度センサ５３が備えられている。温度センサ５３は、酸素センサ５２よりも触媒４８Ｒに近い位置に配置されているため、触媒４８Ｒの化学反応による反応熱をより正確に検出できる。酸素センサ５２だけでなく、温度センサ５３によっても触媒４８Ｒの活性具合及び触媒４８Ｒの状態をより精密に判断することができる。触媒４８Ｒの活性状態をより精密に把握できるようになるため、触媒４８Ｒの小型化を図ることができる。

なお、本実施例では、右側の排気管４１Ｒの下流側に、酸素センサ５２及び温度センサ５３を設け、左側の排気管４１Ｌの下流側に、酸素センサ５２及び温度センサ５３は、いずれも設けていないが、左側の排気管４１Ｌの下流側のみに、酸素センサ５２及び温度センサ５３を設けることは差支えない。あるいは、左右両側の排気管４１Ｌ、４１Ｒの下流側に、酸素センサ５２及び温度センサ５２の両方を設けても良く、任意に設定可能である。

図１及び図８を併せて参照し、酸素センサ５２の上端５２ａは、車幅方向内側に指向すると共に、左右一対の排気管４１Ｌ、４１Ｒを覆う左右のプロテクタ３５Ｌ、３５Ｒと重なる。すなわち、酸素センサ５２は、車幅方向外側に露出しない位置に配置されるため、雨水や走行風といった外部環境によって冷やされ難い構造とすることができる。結果、触媒４８Ｌ、４８Ｒの状態をより精密に判断することができる。

図４に戻り、連結管５４は、酸素センサ５２の下方で且つ車両長手方向で酸素センサ５２と重なるように配置されている。車両の下方を流れる走行風や前輪１５（図１参照）が巻き上げた泥水等は、酸素センサ５２の下方に配置される連結管５４に当たるため、酸素センサ５２には当り難い。従って、酸素センサ５２は、走行風や泥水といった外部環境によって冷やされ難い構造となる。結果、触媒４８Ｌ、４８Ｒの状態をより精密に判断することができる。

尚、本発明は、実施の形態では自動二輪車に適用したが、三輪車にも適用可能であり、一般の車両に適用することは差し支えない。

本発明は、エンジンの排気装置において、触媒の下流側に酸素センサが備えられている自動二輪車に好適である。

１０…自動二輪車、１４…エンジン、３４Ｌ、３４Ｒ…プロテクタ、４０…排気装置、４１Ｌ、４１Ｒ…排気管、４３Ｌ、４３Ｒ…集合部、４４Ｌ、４４Ｒ…消音器、４８Ｌ、４８Ｒ…触媒、５２…（下流側）酸素センサ、５３…温度センサ、５４…連通管、５５Ｌ、５５Ｒ…分岐部。

Claims (4)

1. 多気筒エンジン（１４）からの排気ガスを導出する左右一対の排気管（４１Ｌ、４１Ｒ）と、この排気管（４１Ｌ、４１Ｒ）の下流側に接続され排気音を低減させると共に前記排気ガスを外部へ排出する消音器（４４Ｌ、４４Ｒ）とを備えた自動二輪車の排気装置において、
   前記左右一対の排気管（４１Ｌ、４１Ｒ）は、各々、各気筒を集合させる集合部（４３Ｌ、４３Ｒ）を備えると共に、当該集合部（４３Ｌ、４３Ｒ）に、排気ガスを浄化する触媒（４８Ｌ、４８Ｒ）が各々設けられ、
   前記触媒（４８Ｌ、４８Ｒ）の下流側にて、前記左右一対の排気管（４１Ｌ、４１Ｒ）は、一側が前記消音器（４４Ｌ、４４Ｒ）へ延び、他側が前記左右一対の排気管（４１Ｌ、４１Ｒ）の間を連結する連結管（５４）へ延びている分岐部（５５Ｌ、５５Ｒ）を含み、
   前記左右一対の分岐部（５５Ｌ、５５Ｒ）の下流側で前記一側に、下流側酸素センサ（５２）を備えており、
   前記下流側酸素センサ（５２）の上流側に前記触媒（４８Ｌ、４８Ｒ）を挟むようにして上流側酸素センサ（５１Ｌ、５１Ｒ）が備えられ、
   前記分岐部（５５Ｌ、５５Ｒ）の下流側で車両後方に延び、前記消音器（４４Ｌ、４４Ｒ）につながる一側延長部（６５Ｌ、６５Ｒ）が備えられ、
   前記下流側酸素センサ（５２）の上流側に温度センサ（５３）が設けられ、
   前記温度センサ（５３）は前記連結管（５４）と前記一側延長部（６５Ｌ、６５Ｒ）との間に備えられ、
   前記集合部（４３Ｌ、４３Ｒ）の後部及び前記分岐部（５５Ｌ、５５Ｒ）にて排気ガスが攪拌されるようにしたことを特徴とする自動二輪車の排気装置。
2. 前記分岐部（５５Ｌ、５５Ｒ）は、前記触媒（４８Ｌ、４８Ｒ）の下流側に備えられた天井壁（７１）と、当該天井壁（７１）に対向配置される底壁（７２）と、前記天井壁（７１）と当該底壁（７２）との間に渡され車両後方に臨んでいる後壁（７３）と、を備え、
   当該後壁（７３）に温度センサ（５３）が備えられていることを特徴とする請求項１記載の自動二輪車の排気装置。
3. 前記下流側酸素センサ（５２）の上端は、車幅方向内側に指向すると共に、車両側面視で前記左右一対の排気管（４１Ｌ、４１Ｒ）を覆う左右のプロテクタ（３４Ｌ、３４Ｒ）と重なることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の自動二輪車の排気装置。
4. 前記連結管（５４）は、前記下流側酸素センサ（５２）の下方で且つ、車両長手方向で前記下流側酸素センサ（５２）と重なるように配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の自動二輪車の排気装置。

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