JP6318101B2 - 車両用排気装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用排気装置の改良に関する。

車両用排気装置は、通常、エンジンから延びる排気管と、この排気管の下流側に接続されるマフラーとから構成される。車両用排気装置では、広いエンジン回転領域にわたってエンジン能力を十分に発揮させるために、排気ガスが排気装置の排気管を通過する際の排気慣性を利用することがある。

排気管の全長を長くとって、排気慣性を高めるようにした技術が知られている（例えば、特許文献１（図１、３）参照。）。

特許文献１の図１、３に示すように、エンジン（Ｅ）（括弧付き数字は、特許文献１記載の符号を示す。以下同じ。）の上部構成要素であるシリンダヘッド（１９）は前傾している。このシリンダヘッド（１９）から２本の排気管（２１）が前方に延び、次いで、シリンダヘッド（１９）に沿って下方に延び車両後方へ延びた後、エンジン（Ｅ）の後下方に設けられるマフラー（２３）へ連結される。このマフラー（２３）（以下、「消音器（２３）」と言う。）に、排気ガスを浄化する触媒コンバータ（５３）（以下、「触媒（５３）」と言う。）が内蔵される。

排気慣性を高めるために、排気管を長くする手段及び／又は排気管の内径を細くする等の手段が知られている。特許文献１の技術によれば、車両前面視で、排気管（２１）は、３つの曲がり部（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）を有し、これらの曲がり部（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）にて排気管長をかせぎ、排気慣性を高めている。

ところで、触媒（５３）は、エンジン（Ｅ）の後下方に設けられる消音器（２３）に内蔵されており、エンジン（Ｅ）の排気ポートから離間している。かかる構造では、たとえば、始動直後において、触媒（５３）の温度が上がり難くなる場合があるため、触媒（５３）を早期に機能させるという点で改良の余地があった。

エンジンの排気ポートの近傍に、触媒が配置されれば、触媒を早期に機能させ易くなり好適であるが、排気慣性を高めるための触媒及び排気管の構造などに制約が生じる。
触媒が内燃機関の排気ポートに近接配置される車両の排気装置において、所定の浄化機能をもたせつつ、排気慣性を高めることができる技術が望まれる。

特開２００６−３４８８８３公報

本発明は、触媒が内燃機関の排気ポートに近接配置される車両用排気装置において、所定の浄化機能をもたせつつ、排気慣性を高めることができる技術を提供することを課題とする。

請求項１〜４に係る発明は、車両に搭載された内燃機関の排気ポートに接続され排気経路を構成し、この排気経路に排気ガスを浄化する触媒が収容支持される外側管と、この外側管に比べ外径が小さい管部材であり前記外側管の内側に収容される内側管とが含まれている触媒付き排気管を備えた車両用排気装置において、前記外側管の内径は、前記排気ポートの内径に比べ大きく、前記内側管の下流端は、前記外側管の経路途中で開放されていることを特徴とする。

請求項７に係る発明では、外側管は屈曲部を有し、内側管の下流端部は、外側管の屈曲開始点よりも下流側に位置することを特徴とする。

請求項８に係る発明では、排気管は、内側管を外側管の上流端から挿入した後に、内側管の上流端部を外側管に固定して、片持ち支持させるように構成したことを特徴とする。

請求項９に係る発明では、内側管は、屈曲部のない直線状を呈する直線部を構成要素とすることを特徴とする。

請求項１０に係る発明では、内側管は絞り部を有し、この絞り部より下流側に位置する内径は、排気ポートの内径以下であることを特徴とする。

請求項５に係る発明では、外側管は屈曲部を有し、内側管の中心軸は、外側管の中心軸に対して、屈曲部の内周側に寄せて配置され、内側管の壁面と外側管の外周側壁面との間隔は、内側管の壁面と外側管の内周側壁面との間隔以上であることを特徴とする。

請求項６に係る発明では、外側管は屈曲部を有し、内側管は絞り部を有し、内側管の中心軸は、絞り部より上流側においては外側管の中心軸と同軸であり、絞り部より下流側においては外側管の屈曲部の内周側に寄せて配置されることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、外側管は屈曲部を有し、内側管の中心軸は、少なくとも外側管の屈曲開始点に至るまでは外側管の中心軸と同軸であり、内側管は、屈曲開始点より上流側でその流路断面を円形状とし、屈曲開始点より下流側でその流路断面を円形状の一部を扁平させた非円形状若しくは楕円状に変形させたことを特徴とする。

請求項１１に係る発明は、内側管の下流端部において、外側管の中心軸と内側管の中心軸とが交差することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、外側管は屈曲部を有し、内側管の中心軸は、外側管の中心軸に対して、屈曲部の外周側に寄せて配置され、内側管の下流端面を外側管の屈曲部の内周方向に臨ませたことを特徴とする。

請求項１２に係る発明では、内側管は絞り部を有し、内側管の中心軸は、絞り部より上流側においては外側管の中心軸と同軸であり、絞り部より下流側においては外側管の屈曲部の外側に外周側に寄せて配置されることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、内側管の下流端部に形成される下流端面は、外側管の屈曲開始点よりも下流側に位置すると共に、下流端面は、内側管の軸直角断面に対し傾斜して形成され、内側管のうち外側管の屈曲部の外周よりの部位の長さは、内側管のうち外側管の屈曲部の内周よりの部位の長さよりも短いことを特徴とする。

請求項１３に係る発明では、排気管は、筒状の経路を有し排気ポートに接続される接続部材を備え、内側管の上流端部および外側管の上流端部は、接続部材の内周壁部に溶接されることを特徴とする。

請求項１〜４に係る発明では、外側管に触媒が収容されている排気装置において、外側管の内径を排気ポートの内径に比べ大きく構成し、外側管の内側に内側管を収容した。この内側管の下流端は、外側管の経路途中で開放されている。

従来、排気経路に触媒を配置する場合、所定の浄化性能を確保するため、触媒の大きさや触媒ケースとその周辺部品との配置関係などを考慮する必要があり、排気経路の外径、長さに制約が生じていた。

この点、本発明では、外側管に触媒が配置されている排気装置において、外側管の内径よりも内径が小さな内側管の下流端は、外側管の経路途中で開放されている。エンジンの排気ポートから排出された排気ガスは、内側管を通り、内側管の下流端から外側管へ開放される。新たに設けた内側管に排気ガスを通過させるようにしたので、触媒ケースと周辺部品との配置関係に影響を与えることなく、排気慣性が高められる。結果、所定の浄化性能が得られ、排気慣性を高められるので、内燃機関の出力特性を好ましい特性に設定することができる。

請求項７に係る発明では、内側管の下流端部は、外側管の屈曲開始点よりも下流側に位置する。これにより、流路面積の小さな内側管を所定長さ確保し易くなるので、排気慣性をさらに向上させることができる。

請求項８に係る発明では、排気管は、内側管の上流端部を外側管に固定して、片持ち支持させるように構成した。外側管に内側管を挿入し、この内側管の上流端部を溶接固定させ片持ち支持させたので、両端支持する構造に比べて、溶接に係る費用を低く抑えつつ、排気管の排気慣性を向上させることができる。

請求項９に係る発明では、内側管は直線状に延びる直線部を構成要素とするため、この直線部で排気抵抗を小さく抑えることができる。これにより、排気慣性を高めることができる。排気慣性が高まれば、排気ガスを効率良く外へ排出させることができる。

請求項１０に係る発明では、絞り部より下流側に位置する内側管の内径は、排気ポートの内径以下に設定される。排気ガスの流路面積が小さくなるため、排気ガスの流速が速くなる。従って、排気慣性を一層高めることができる。

請求項５に係る発明では、外側管は屈曲部を有し、この屈曲部の内周側に寄せて内側管が配置される。内側管の中心軸を内周側に寄せたので、内側管の下流端から排出された排気ガスの量のうち、外側管の外周側壁面に当たる量を減らすことができる。これにより、排気ガスをより円滑に流すことができる。

請求項６に係る発明では、内側管は絞り部を有し、この絞り部の下流側で外側管は屈曲部を有し、この屈曲部の内周側に寄せて内側管が配置される。排気ポートから排出された排気ガスは、絞り部と屈曲部とにより段階的に屈曲部の内周側に寄せられることにより、排気経路内を流れる排気ガスを効率よく外に排出することができる。

請求項２に係る発明では、内側管は、外側管の屈曲開始点より下流側でその流路断面において円形の一部を扁平させた非円形状若しくは楕円状に変形させた。内側管を変形させない場合に比べ、内側管と外側管間のクリアランスを大きく確保できる。結果、内側管と外側管間の熱影響を低く抑えることができる。

請求項１１に係る発明では、内側管の下流端部で、外側管の中心軸と内側管の中心軸とが交差する。これにより、排気ガスの流れが妨げられ難くなる。結果、排気慣性をさらに向上させることができる。

請求項３に係る発明では、屈曲部を有する外側管に、内側管の中心軸が外側管の中心軸に対して、屈曲部の外周側に寄せて配置される。外側管の屈曲部の外周側に寄せて内側管を配置したので、内側管の排気管長を長く確保することができる。また、内側管の下流端面が外側管の屈曲部の内周方向に臨むように内側管を配設したので、屈曲部の向きに沿って排気ガスが流れ易くなる。結果、内側管の排気管長を長く確保しつつ、屈曲部近傍における排気ガスの流れをより円滑なものにできる。

請求項１２に係る発明では、内側管は絞り部を有し、この絞り部より下流側においては外側管の屈曲部の外周側に寄せて配置される。屈曲部近傍で、内側管は屈曲部の外周側に寄せて配置されるので、内側管を屈曲部の外周側に寄せて配置しない場合に比べて、内側管の下流端面と外側管の屈曲部の内周側とのクリアランスを大きく確保できる。結果、屈曲部近傍での排気ガスが内側管から外側管へ円滑にガイドさせ易くでき、排気効率を高めることができる。

請求項４に係る発明では、内側管の下流端面は、内側管のうち外側管の屈曲部の外周よりの部位の長さが、内側管のうち外側管の屈曲部の内周よりの部位の長さよりも短くなるように傾斜して形成されている。すなわち、内側管の下流端面は、屈曲部の外周に相当する部位から逃げるように配設されるため、内側管の下流端面と外側管の屈曲部の外周間のクリアランスを大きく確保することができる。

請求項１３に係る発明では、内側管の上流端部および外側管の上流端部は、略同一位置で接続部材の内周壁部に合わせて溶接される。内側管と外側管とは一度に接続部材の内周壁部に溶接可能となるので、加工工数を削減することができる。

本発明に係る自動二輪車の右側面図である。 本発明に係る排気装置の右側面図である。 本発明に係る排気装置の左側面図である。 図３の４−４線断面図である。 図４の５−５線断面図である。 図５において内側管と外側管の寸法関係を説明する図である。 図３の７−７線断面図であって触媒付き排気管の断面図である。 実施例２に係る車両用排気装置の要部断面図である。 図８の作用説明図である。 実施例３に係る車両用排気装置の要部断面図である。 図１０の１１（ａ）−１１（ａ）線断面図及び図１０の１１（ｂ）−１１（ｂ）線断面図である。 図１０の変形例図である。 図１２の１３（ａ）−１３（ａ）線断面図及び図１２の１３（ｂ）−１３（ｂ）線断面図である。 実施例４に係る車両用排気装置の要部断面図である。

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１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と、この車体フレーム１１の前部に前輪１３を操向可能に支持する前輪操舵部１５と、この前輪操舵部１５の後方で車体フレーム１１に懸架される駆動源としての内燃機関１７と、この内燃機関１７の後方で車体フレーム１１に後輪１４を揺動可能に支持する後輪懸架部１６と、前輪操舵部１５の後方で車体フレーム１１に前後に取付けられる燃料タンク１８及びシート１９とを備え、このシート１９に乗員が跨って座る鞍乗り型車両である。

車体フレーム１１は、前輪操舵部１５を操向自在に支持するヘッドパイプ２１と、このヘッドパイプ２１から車両後方斜め下方へ若干傾斜して延びた後、下方へ屈曲する下方屈曲部２２を形成しながら下方へ延びて内燃機関１７及び燃料タンク１８を支持するメインフレーム２３と、同じくヘッドパイプ２１から車幅方向中心を車両後方斜め下方へ延びているダウンフレーム２４と、メインフレーム２３の下方屈曲部２２から車両後方へ延びて途中上方へ屈曲する上方屈曲部２７を形成しながら車両後方へ延びてシート１９を支持するシートレール２６と、シートレール２６の上方屈曲部２７とメインフレーム２３との間に渡したサポートフレーム２８とを主要素とする。

前輪操舵部１５は、操向ハンドル３１と、この操向ハンドル３１から所定のキャスタ角をもって下方へ延びているフロントフォーク３２と、このフロントフォーク３２の下端に回転自在に支持される前輪１３とを構成要素とする。後輪懸架部１６は、メインフレーム２３の下部から車両後方へ延びるスイングアーム３３と、このスイングアーム３３の後端に回転自在に支持される後輪１４と、スイングアーム３３とシートレール２６間に渡されるリヤクッション３４とを構成要素とする。

内燃機関１７は、クランクケース３７と、このクランクケース３７の上面から僅かに前傾して上方へ延びているシリンダ部３８と、このシリンダ部３８の後壁３８ｂに形成した吸気ポート４２（図２参照）に連結される吸気装置３９と、シリンダ部３８の前壁３８ａに形成される排気ポート４１（図２参照）に連結される排気装置４０とからなる。クランクケース３７の前部がダウンフレーム２４の下部に設けた前部ハンガ４３に取付けられ、クランクケース３７の後部がメインフレーム２３の下部に設けた後部ハンガ４４に取付けられることで車体フレーム１１に内燃機関１７が懸架される。ダウンフレーム２４に、内燃機関１７をガードするガードフレーム４５が取付けられる。

次に、排気装置について詳細に説明する。
自動二輪車１０に搭載されている排気装置４０は、シリンダ部３８の前壁３８ａから前方に延びた後、下方に屈曲しクランクケース３７に沿って斜め後下方に延び、次いでクランクケース３７の下端に沿って後方へ延びている排気管４７と、この排気管４７の途中に介在されクランクケース３７の前方に位置する触媒ユニット４８と、排気管４７の後端部から挿入接続されスイングアーム３３が延びる方向に沿ってスイングアーム３３と略同一高さで延びている消音器４９とからなる。排気装置４０の長さ方向中間部に、この排気装置４０を車両側の後部ハンガ４４に取付けるステー部材５１が設けられている。排気装置４０は、触媒付き排気管４７を備えている。

図２及び図３に示すように、車両としての自動二輪車に搭載されている内燃機関１７に、排気装置４０が連結されている。排気装置４０は、内燃機関１７の排気ポート４１に接続され排気経路５２を構成する。この排気経路５２は、排気管４７と、この排気管４７の下流側に接続した消音器４９とから構成される。排気経路５２の途中に触媒５３が設けられている。

排気ポート４１から延びる排気管４７は、上流側排気管３５と、この上流側排気管３５の後端に連結される下流側排気管３６とからなる。上流側排気管３５と下流側排気管３６とは溶接にて接合されている。上流側排気管３５の途中に、触媒５３が介在され、この触媒５３で上流側排気管３５は、上流管部５５と下流管部５６とに分割されている。下流側排気管３６の下流端には消音器４９が連結される。

排気ポート４１から排出された排気ガスは、上流側排気管３５を流れ、この上流側排気管３５の途中に介在された触媒５３を通過し、上流側排気管３５の下流端に接続される下流側排気管３６を通過し、この下流側排気管３６の下流端に接続される消音器４９を通過し外へ排出される。

上流側排気管３５の上流端３５には、取付フランジ５８が設けられている。取付フランジ５８は、上流側排気管３５の上流端を排気ポート４１に合わせた位置でシリンダ部３８に当接され、締結部材５９を介してシリンダ部３８の前壁３８ａに排気装置４０の一端を固定する部材である。

次の図４〜６では、上流側排気管の上流側端部の詳細な構造について説明する。
図４に示すように、上流側排気管３５の上流端は、上流側排気管３５の外側を構成する外側管６１と、この外側管６１に比べ外径が小さい管部材であり外側管６１の内側に収容される内側管６２とからなる２重管構造である。内側管６２は、屈曲部のない直線状を呈する直線部（内側管直線部７０）を構成要素とする。内側管６２の下流端は、外側管６１の経路途中で開放されている。

外側管６１は、排気ガスの流れる方向で、上流から下流に向け一定の内径を維持しながら延びる外側管第１直線部６３と、この外側管第１直線部６３の下流端から徐々に拡径する外側管拡径部６５と、この外側管拡径部６５の下流端から一定の内径を維持しながら延びる外側管第２直線部６４とを有する。

内側管６２は、上流から下流に向け一定の内径を維持しながら延びる内側管第１直線部６７と、この内側管第１直線部６７の下流端から徐々に縮径する絞り部６８と、この絞り部６８の下流端から一定の内径を維持しながら延びる内側管第２直線部６９とを有する。

このような外側管６１の上流端と内側管６２の上流端は、筒状の経路を有する接続部材７１に接続される。接続部材７１は、その上流端に筒状の経路を有するものであり、排気ポート４１（図２参照）に接続される。排気管４７は、接続部材７１を備えている。

接続部材７１の内周壁部７１ｕには、予め、外側管６１の上流端部６１ａ（縁）と内側管６２の上流端部６２ａ（縁）とが連続するように溶接されている。内周壁部７１ｕに、外側管６１の縁６１ａと内側管６２の縁６２ａとが連続するように配置されることで、内側管６２と外側管６１とは一度に接続部材７１の内周壁部７１ｕに溶接可能となる。結果、加工工数を削減することができる。

次に、接続部材７１の下流端の外周面７１ｇが、外側管拡径部６５に挿嵌された取付フランジ５８の一側の面５８ａへすみ肉溶接されることで、上流側排気管３５に取付フランジ５８と接続部材７１とが一体化される。

図５に示すように、内側管６２の絞り部６８は、上側の壁には形成されているが、下側の壁には形成されていない。従って、絞り部６８の下流側に延びている内側管６２の軸中心Ｊｕの位置と外側管６１の軸中心Ｊｓの位置とは一致せず異なる位置にある。詳細には、内側管６２の軸中心Ｊｕは、外側管６１の軸中心Ｊｓより下方に位置する。

接続部材７１の筒状内径部（内周壁部７１ｕ）には、予め、内側管６２が外側管６１の上流端部６１ａから挿入され、外側管６１の上流端（縁６１ａ）と内側管６２の上流端（縁６２ａ）とが共に溶接されている。すなわち、内側管６２の上流端部６２ａおよび外側管６１の上流端部６１ａは、接続部材７１の内周壁部７１ｕに溶接される。内側管６２は、片持ち支持されている。このような取付フランジ５８と外側管６１と内側管６２とが一体化されている接続部材７１の一端７１ａが、内燃機関１７の排気ポート４１にガスケット７３を介して当接され、取付フランジ５８に開けた孔７４（図４参照）に、締結部材５９（図２参照）を挿入・締結されることで、排気管４７の上流端がシリンダ部３８に取付けられる。

次に、排気ポート、外側管及び内側管の寸法関係等について詳細に説明する。
図６に示すように、外側管第２直線部６４の下流端６４ｂから下流側へ、下方へ屈曲する屈曲部６６が延びている。外側管６１の内径（Ｄｓ１）は、排気ポート４１の内径（Ｄｅ）に比べ大きくなるようにした（Ｄｅ＜Ｄｓ１）。また、内側管６２の絞り部６８より下流側に位置する内側管第２直線部６９の内径（Ｄｕ１）は、排気ポート４１の内径（Ｄｅ）以下に設定されている（Ｄｕ１≦Ｄｅ）。

外側管６１は屈曲部６６を有する。また、内側管６２は絞り部６８を有し、内側管６２の中心軸（Ｊｕ）は、絞り部６８より上流側においては外側管６１の中心軸（Ｊｓ）と同軸であり、絞り部６８より下流側においては外側管６１の屈曲部６６の内周側に寄せて配置される。加えて、内側管６２の下流端部６２ｂは、外側管６１の屈曲部６６が開始する屈曲開始点７５よりも下流側に位置する。また、内側管６２の下流端部６２ｂにおいて、外側管６１の中心軸（Ｊｓ）と内側管６２の中心軸（Ｊｕ）とが交差する交差点６０が設けられている。

外側管６１は屈曲部６６を有し、内側管６２の中心軸（Ｊｕ）は、外側管６１の中心軸（Ｊｓ）に対して、屈曲部６６の内周側に寄せて配置され、内側管６２の壁部と外側管６１の外周側壁部７７との間隔（ｋ１）は、内側管６２の壁部と外側管６１の内周側壁部７８との間隔（ｋ２）以上に形成されている（ｋ２≦ｋ１）。

次に、上流側排気管に収容されている触媒及び周辺部の詳細構造について説明する。以下の図中において、白抜き矢印は、排気ガスの流れる方向を示す。
図７に示すように、上流側排気管３５は、触媒５３が備えられている触媒付き排気管４７Ａである。上流側排気管３５は、触媒５３が収容される触媒外筒８１と、この触媒外筒８１より上流側に位置する上流管部５５と、触媒外筒８１より下流側に位置する下流管部５６とを備える。上流管部５５と下流管部５６は、各々、別部材で構成されている。触媒５３の外側は、カバー部材８２で覆われている。

触媒付き排気管４７Ａにおいて、触媒ユニット４８は、排気ガスを浄化する触媒５３と、この触媒５３を保持する円筒状の触媒外筒８１と、触媒５３の外側を覆うカバー部材８２とからなる。触媒５３は、円柱状のハニカム構造を有する。カバー部材８２は、触媒外筒８１の軸方向に沿って延び一端８２ａの近傍にカバー縮径部８３及び他端８２ｂの近傍にカバー拡径部８４を有し触媒外筒８１の外方を所定の隙間をもたせながら触媒５３及び触媒外筒８１を囲っている。

触媒外筒８１の上流側の内周面８１ｂｕに、上流管部５５が挿入され、触媒外筒８１の下流側の内周面８１ａｕに下流管部５６が挿入されている。上流管部５５の外周面にカバー部材８２の他端８２ｂ（上端）が溶接され、下流管部５６の外周面にカバー部材８２の一端８２ａ（下端）が溶接される。詳細には、カバー部材８２の他端８２ａ（後端）は、触媒外筒８１の一端８１ａ（後端）に溶接されると共に、下流管部５６の外周面に溶接される。

カバー部材８２の一端８２ｂ（前端）が、上流管部５５に溶接される部分を第１溶接部８５とし、カバー部材８２の他端５７ａ（後端）が、下流管部５６に溶接される部分を第２溶接部８６とする。第２溶接部８６は、触媒外筒８１の一端８１ａ（後端）とカバー部材８２の間を溶接する溶接部と、触媒外筒８１の一端８１ａ（後端）と下流管部５６との間を溶接する溶接部とが連続している部分である。なお、触媒外筒８１の他端８１ｂ（前端）は、上流管部５５にスライド可能に支持される。これにより、触媒外筒８１に発生する変形を逃がすことができる。

ここで、触媒５３の下端と第２溶接部８６との距離（Ｂ１）は、触媒５３の上端と第１溶接部８５との距離（Ａ１）との距離に比べ小さい（Ｂ１＜Ａ１）。上流管部５５及び下流管部５６は、いずれも単管であり、上流管部５５の外径（Ｄ１）と、下流管部５６の外径（Ｄ２）及び触媒外筒８１の外径（Ｄｓ）は略同一である。

以上に述べた排気装置の作用を次に述べる。
図３及び図６を併せて参照し、上流側排気管３５の構成要素である上流管部５５と下流管部５６との間に、触媒５３を含む触媒ユニット４８が介在されている排気装置４０において、上流管部５５に相当する外側管６１の内径（Ｄｓ１）を排気ポート４１の内径（Ｄｅ）に比べ大きく構成し（Ｄｅ＜Ｄｓ１）、外側管６１の内側に内側管６２を収容した。この内側管６２の下流端は、外側管６１の経路途中で開放されている。

従来、排気経路に排気ガスを浄化する触媒を配置する場合、所定の浄化性能を確保するため、触媒の温度を速やかに高める必要がある。そのための手段の１つに、排気経路の流路面積を大きくして、温度の高くなった排気ガスを大量に流すことが考えられる。しかし、排気経路の流路面積を大きくすると、排気ガスの流速が遅くなり、排気ガスの排気慣性は低下する。排気慣性の低下により排気ガスが効率よく外へ排出され難くなり、排気効率が低下する場合がある。このように、排気ガスの浄化性能と排気効率とを両立させようとすると、触媒の大きさや触媒ケースとその周辺部品との配置関係などを考慮する必要があり、排気経路の外径、長さに制約が生じる可能性があった。

この点、本発明では、外側管６１に触媒５３が配置されている排気装置４０において、外側管６１の内径（Ｄｅ）よりも内径（Ｄｕ１）が小さな内側管６２の下流端は、外側管６１の経路途中で開放されている。内燃機関の排気ポート４１から排出された排気ガスは、内側管６２を通り、内側管６２の下流端から上流管部５５に相当する外側管６１へ開放される。新たに設けた内側管６２に排気ガスを通過させるようにしたので、触媒ケース（カバー部材８２）と周辺部品との配置関係に影響を与えることなく排気慣性が高められる。従って、所定条件下において、排気慣性を高めることで、排気ガスを効率よく外に流すことができ、排気効率が高められる。

なお、排気慣性とは、排気経路内を流れる際に、流速をもち移動する排気ガスの質量により発生する性質であって、移動する流速を維持させようとする性質をいう。たとえば、内燃機関の回転数が低回転など所定条件下においては、排気慣性が高くなるほど、排気効率は高まる。

図７を併せて参照し、触媒５３を内蔵する触媒ケース（カバー部材８２）は、内燃機関１７の前方位置で上流側排気管３５に設けられる。内燃機関１７の排気ポート４１から大きく離間していない上流側排気管３５に、触媒５３が配置されれば、触媒５３を早期に機能させ易くなる。結果、早期に所定の浄化性能が得られると共に、排気慣性を高めることで排気ガスを効率良く外へ排出させるので、内燃機関１７の出力特性を好ましい特性に設定することができる。

絞り部６８より下流側に位置する内側管６２の内径（Ｄｕ１）は、排気ポート４１の内径（Ｄｅ）以下に設定される。排気ガスの流路面積が小さくなるため、排気ガスの流速が速くなる。従って、排気慣性を一層高めることができる。

外側管６１は屈曲部６６を有し、この屈曲部６６の内周側に寄せて内側管６２が配置される。内側管６２の中心軸（Ｊｕ）を内周側に寄せたので、内側管６２の下流端から排出された排気ガスの量のうち、外側管６１の外周側壁面７７に当たる量を減らすことができ、外側管へまんべんなく排気ガスを流すことができる。これにより、排気ガスはより円滑に流れるようになる。

また、内側管６２は絞り部６８を有し、この絞り部６８の下流側で外側管６１は屈曲部６６を有し、この屈曲部６６の内周側に寄せて内側管６２が配置される。排気ポート４１から排出された排気ガスは、絞り部６８と屈曲部６６とにより段階的に屈曲部６６の内周側に寄せられることにより、排気経路内を流れる排気ガスを効率よく外に排出することができる。

さらに、内側管６２の下流端部は、外側管６１の屈曲開始点７５よりも下流側に位置する。これにより、流路面積の小さな内側管を所定長さ確保し易くなるので、排気慣性をさらに向上させることができる。

また、内側管６２の下流端部で、外側管６１の中心軸（Ｊｓ）と内側管６２の中心軸（Ｊｕ）とが交差する。これにより、排気ガスの流れが妨げられ難くなる。結果、排気慣性をさらに向上させることができる。

図４に戻り、内側管６２は直線状に延びる直線部７０を構成要素とするため、この直線部７０で排気抵抗を小さく抑えることができる。これにより、排気慣性を高めることができる。排気慣性が高まれば、所定条件下において排気ガスを効率良く外へ排出させることができる。

本発明の実施例２を図面に基づいて説明する。
図８に示すように、外側管６１は、外側管第２直線部６４の下流端６４ｂから下流側へ、下方へ屈曲する屈曲部６６を有し、内側管６２の中心軸Ｊｕは、外側管６１の中心軸Ｊｓに対して、屈曲部６６の外周側に寄せて配置される。すなわち、内側管６２の壁部と外側管６１の外周側壁部７７との間隔（ｋ１）は、内側管６２の壁部と外側管６１の内周側壁部７８との間隔（ｋ２）以下に形成されている（ｋ１≦ｋ２）。なお、図８は実施例１の図５と同様な位置で切断した断面図である。

内側管６２は、上流側から下流側に向け、第１直線部６７と、この第１直線部６７の下流端から延びる絞り部６８と、この絞り部６８の下流端から延びる第２直線部６９と、この第２直線部６９の下流端から外側管６１の屈曲部６６と同じ側に曲がり、且つ、外側管６１の屈曲部６６の曲率半径よりも曲率半径の小さい内側管屈曲部７９とからなる。内側管屈曲部７９の下流端面７９ｂは、外側管６１の屈曲部６６の内周方向に臨ませるような向きに配置される。

また、内側管６２が有する絞り部６８において、内側管６２の中心軸Ｊｕは、絞り部６８より上流側においては外側管６１の中心軸Ｊｓと同軸であり、前述したように絞り部６８より下流側においては外側管６１の屈曲部６６の外周側に寄せて配置される。

内側管６２の下流端部６２ｂは、外側管６１の屈曲部６６が開始する屈曲開始点７５よりも下流側に位置する。そして、内側管６２の下流端部６２ｂにおいて、外側管６１の中心軸（Ｊｓ）と内側管６２の中心軸（Ｊｕ）とが交差しており、この点を交差点６０と言う。内側管６２の下流端部６２ｂで、外側管６１の中心軸（Ｊｓ）と内側管６２の中心軸（Ｊｕ）とを交差させたので、排気ガスの流れは妨げられ難い。結果、排気慣性をさらに向上させることができる。

排気管（上流側排気管３５）は、筒状の経路を有し排気ポート４１に接続される接続部材７１を備え、内側管６２の上流端部６１ａおよび外側管６１の上流端部６２ａは、接続部材７１の内周壁部７１ｕに溶接される。

次に、外側管の上流端から内側管が挿入可能なことについて説明する。
排気管４７は、内側管６２を外側管６１の上流端部６１ａから挿入した後に、内側管６２の上流端部６２ａを外側管６１に固定して、片持ち支持させるように構成した。詳細には、内側管６２の絞り部６８から上流側の中心軸、すなわち、外側管６１の中心軸（Ｊｓ）方向に沿って見たときに、内側管６２の下流端部６２ｂにおける外側管６１の中心軸（Ｊｓ）に直角な方向の長さは、内側管６２の上流端部６２ａの外径よりも小さくしたので、外側管６１の上流端部６１ａから内側管６２が挿入可能となる。結果、内側管６２を容易に外側管６１へ組付けることができる。

次に、実施例２の作用を説明する。
図９に示すように、内側管６２は絞り部６８を有し、この絞り部６８より下流側においては外側管６１の屈曲部６６の外周側に寄せて配置される。屈曲部６６近傍で、内側管６２は屈曲部６６の外周側に寄せて配置されるので、内側管６２を屈曲部６６の外周側に寄せて配置しない場合に比べて、内側管６２の下流端面６２ｂｂと外側管６１の屈曲部６６の内周側（排気経路５２）とのクリアランスを大きく確保できる。結果、屈曲部６６近傍での排気ガスが内側管６２から外側管６１へ円滑にガイドさせ易くでき、排気装置４０の排気効率を高めることができる。

また、外側管６１の屈曲部６６の外周側に寄せて内側管６２を配置したので、内周側に寄せて内側管６２を配置する場合に比べて内側管６２の排気管長を長く確保することができる。

さらに、内側管６２の下流端面６２ｂｂが外側管６１の屈曲部６６の内周方向に臨むように（向けて）内側管６２を配設したので、屈曲部６６の向きに沿って排気ガスが流れ易くなる。結果、内側管６２の排気管長を長く確保しつつ、屈曲部６６近傍における排気ガスの流れをより円滑なものにできる。

さらにまた、内側管６２は、第２直線部６９の下流端から外側管６１の屈曲部６６と同じ側に曲がり、且つ、外側管６１の屈曲部６６の曲率半径よりも曲率半径の小さい内側管屈曲部７９とを有する。内側管６２の下流側に、外側管６１の屈曲部の曲がる方向と同じ側に、内側管屈曲部７９が延びている。

この内側管屈曲部７９によって、内側管屈曲部７９を曲げた方向に排気ガスがガイドされるため、内側管屈曲部７９を設けない場合に比べ、内側管６２の下流端から排出された排気ガスが外側管６１の屈曲部６６に当る量を減らすことができると共に、下流端６２ｂｂから排出された排気ガスをより均一に触媒５３に当てることができる。なお、内側管屈曲部７９は、外側管６１の内側に配設されているため、熱損失を低く抑えることができる。

その他、実施例１の構造と大きく異なる点はなく説明を省略する。また、実施例１の構造と同様な構造部分の作用についても実施例１の作用と同一であり説明を省略する。

本発明の実施例３を図面に基づいて説明する。
図１０に示すように、外側管６１は屈曲部６６を有し、内側管６２の中心軸Ｊｕは、少なくとも外側管６１の屈曲開始点７５に至るまでは外側管の中心軸Ｊｓと同軸であり、内側管６２は、屈曲開始点７５より上流側でその流路断面を円形状とし、屈曲開始点７５より下流側でその流路断面を円形状の一部を扁平させた非円形状に変形させた。なお、図１０は実施例１の図５と同様な位置で切断した断面図である。

排気管（上流側排気管３５）は、筒状の経路を有し排気ポート４１に接続される接続部材７１を備え、内側管６２の上流端部６１ａおよび外側管６１の上流端部６１ａは、接続部材７１の内周壁部７１ｕに溶接される。

図１１（ａ）に示すように、外側管６１の屈曲開始点７５（図１０参照）の上流側の断面では、内側管６２の中心軸Ｊｕは、外側管６１の中心軸Ｊｓと同軸に設定されている。
図１１（ｂ）に示すように、屈曲開始点７５（図１０参照）より下流側で内側管６２の流路断面は、円形状の一部を扁平させた非円形状に変形させた。すなわち、内側管６２の下流側に扁平部９１が形成される。

図１０に戻り、実施例３の作用を説明する。内側管６２は、外側管６１の屈曲開始点７５より下流側でその流路断面において円形の一部を扁平させた非円形状を呈する扁平部９１を有する。内側管の下流側の部位に扁平部９１を設けたので、内側管を変形させない円形状のままの場合に比べ、内側管６２と外側管６１間のクリアランスを大きく確保できる。結果、内側管６２と外側管６１間の熱影響を低く抑えることができる。

その他、実施例１の構造と大きく異なる点はなく説明を省略する。また、実施例１の構造と同様な構造部分の作用についても実施例１の作用と同一であり説明を省略する。

次に、実施例３の変形例について説明する。
図１２に示すように、外側管６１は屈曲部６６を有し、内側管６２の中心軸Ｊｕは、少なくとも外側管６１の屈曲開始点７５に至るまでは外側管の中心軸Ｊｓと同軸であり、内側管６２は、屈曲開始点７５より上流側でその流路断面を円形状とし、屈曲開始点７５より下流側でその流路断面を楕円状に変形させた。なお、図１２は実施例１の図５と同様な位置で切断した断面図である。

上流側排気管３５は、筒状の経路を有し排気ポート４１に接続される接続部材７１を備え、内側管６２の上流端部６１ａおよび外側管６１の上流端部６１ａは、接続部材７１の内周壁部７１ｕに溶接される。

図１３（ａ）に示すように、外側管６１の屈曲開始点７５（図１１参照）の上流側の断面では、内側管６２の中心軸Ｊｕは、外側管６１の中心軸Ｊｓと同軸に設定されている。
図１３（ｂ）に示すように、屈曲開始点７５より下流側で内側管６２の流路断面は、楕円状を呈する楕円部９２に変形させた。すなわち、内側管６２の下流側に,短径の外径ａ、長径の外径ｂ（ａ＜ｂ）をもつ楕円部９２が形成される。なお、その他の構成及び作用については、実施例３と同一なものであり、説明を省略する。

本発明の実施例４を図面に基づいて説明する。
図１４に示すように、内側管６２は、直線状を呈する直線部７０を構成要素にもつ。内側管６２の下流端部６２ｂに形成される下流端面６２ｂｂは、外側管６１の屈曲開始点７５よりも下流側に位置すると共に、下流端面６２ｂｂは、内側管６２の軸直角断面６２Ｘに対し傾斜して形成され、内側管６２において、外側管６１の屈曲部６６の外周寄りの部位の長さは、内側管６２のうち外側管６１の屈曲部６６の内周寄りの部位の長さよりも短い。なお、図１４は実施例１の図５と同様な位置で切断した断面図である。

内側管６２の下流端面６２ｂｂは、内側管６２のうち外側管６１の屈曲部６６の外周よりの部位の長さが、内側管６２のうち外側管６１の屈曲部６６の内周よりの部位の長さよりも短くなるように傾斜して形成されている。すなわち、内側管６２の下流端面６２ｂｂは、屈曲部６６の外周に相当する部位から逃げるように配設されるため、内側管６２の下流端面６２ｂｂと外側管６１の屈曲部６６の外周間のクリアランスを大きく確保することができる。

その他、実施例１の構造と大きく異なる点はなく説明を省略する。また、実施例１の構造と同様な構造部分の作用についても実施例１の作用と同一であり説明を省略する。

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、自動二輪車に搭載されている排気装置に好適である。

１０…車両（自動二輪車）、１７…内燃機関（エンジン）、４０…排気装置、４１…排気ポート、４７（Ａ）…触媒付き排気管、５２…排気経路、５３…触媒、６１…外側管、６２…内側管、６６…屈曲部、６８…絞り部、７０…（内側管）直線部、７１…接続部材、７１ｕ…接続部材の内周壁部、７５…外側管の屈曲開始点、７７…外側管の外周側壁面、７８…外側管の内周側壁面、Ｄｓ１…外側管の内径、Ｄｅ…排気ポートの内径、Ｄｕ１…内側管の下流側内径、Ｊｕ…内側管の中心軸、Ｊｓ…外側管の中心軸。

Claims (13)

1. 車両に搭載された内燃機関（１７）の排気ポート（４１）に接続され排気経路（５２）を構成し、この排気経路（５２）に排気ガスを浄化する触媒（５３）が収容支持される外側管（６１）と、この外側管（６１）に比べ外径が小さい管部材であり前記外側管（６１）の内側に収容される内側管（６２）とが含まれている触媒付き排気管を備えた車両用排気装置において、
   前記外側管（６１）の内径（Ｄｓ１）は、前記排気ポート（４１）の内径（Ｄｅ）に比べ大きく、
   前記内側管（６２）の下流端は、前記外側管（６１）の経路途中で開放され、
   前記内側管（６２）の下流端の端面と、その下流端の端面の中心を通る前記外側管（６１）の径方向の断面とのなす角度が異なる
   ことを特徴とする触媒付き排気管を備えた車両用排気装置。
2. 車両に搭載された内燃機関（１７）の排気ポート（４１）に接続され排気経路（５２）を構成し、この排気経路（５２）に排気ガスを浄化する触媒（５３）が収容支持される外側管（６１）と、この外側管（６１）に比べ外径が小さい管部材であり前記外側管（６１）の内側に収容される内側管（６２）とが含まれている触媒付き排気管を備えた車両用排気装置において、
   前記外側管（６１）の内径（Ｄｓ１）は、前記排気ポート（４１）の内径（Ｄｅ）に比べ大きく、
   前記内側管（６２）の下流端は、前記外側管（６１）の経路途中で開放され、
   前記外側管（６１）は屈曲部（６６）を有し、前記内側管（６２）の中心軸は、少なくとも前記外側管の屈曲開始点に至るまでは前記外側管の中心軸と同軸であり、前記内側管は、前記屈曲開始点より上流側でその流路断面を円形状とし、前記屈曲開始点より下流側でその流路断面において円形の一部を扁平させた非円形状若しくは楕円状に変形させた
   ことを特徴とする触媒付き排気管を備えた車両用排気装置。
3. 車両に搭載された内燃機関（１７）の排気ポート（４１）に接続され排気経路（５２）を構成し、この排気経路（５２）に排気ガスを浄化する触媒（５３）が収容支持される外側管（６１）と、この外側管（６１）に比べ外径が小さい管部材であり前記外側管（６１）の内側に収容される内側管（６２）とが含まれている触媒付き排気管を備えた車両用排気装置において、
   前記外側管（６１）の内径（Ｄｓ１）は、前記排気ポート（４１）の内径（Ｄｅ）に比べ大きく、
   前記内側管（６２）の下流端は、前記外側管（６１）の経路途中で開放され、
   前記外側管（６１）は屈曲部（６６）を有し、前記内側管（６２）の中心軸は、前記外側管の中心軸に対して、前記屈曲部（６６）の外周側に寄せて配置され、前記内側管（６２）の下流端面が前記外側管の屈曲部の内周方向に臨むように、前記内側管（６２）を配設した
   ことを特徴とする触媒付き排気管を備えた車両用排気装置。
4. 車両に搭載された内燃機関（１７）の排気ポート（４１）に接続され排気経路（５２）を構成し、この排気経路（５２）に排気ガスを浄化する触媒（５３）が収容支持される外側管（６１）と、この外側管（６１）に比べ外径が小さい管部材であり前記外側管（６１）の内側に収容される内側管（６２）とが含まれている触媒付き排気管を備えた車両用排気装置において、
   前記外側管（６１）の内径（Ｄｓ１）は、前記排気ポート（４１）の内径（Ｄｅ）に比べ大きく、
   前記内側管（６２）の下流端は、前記外側管（６１）の経路途中で開放され、
   前記内側管（６２）の下流端部に形成される下流端面は、前記外側管の屈曲開始点よりも下流側に位置すると共に、前記下流端面は、前記内側管のうち前記外側管の屈曲部の外周よりの部位の長さが前記内側管のうち前記外側管の屈曲部の内周よりの部位の長さよりも短くなるように前記内側管の軸直角断面に対し傾斜して形成されている
   ことを特徴とする触媒付き排気管を備えた車両用排気装置。
5. 前記外側管（６１）は屈曲部（６６）を有し、前記内側管（６２）の中心軸は、前記外側管（６１）の中心軸に対して、前記屈曲部（６６）の内周側に寄せて配置され、前記内側管（６２）の壁面と前記外側管（６１）の外周側壁面（７７）との間隔は、前記内側管（６２）の壁面と前記外側管（６１）の内周側壁面（７８）との間隔以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の触媒付き排気管を備えた車両用排気装置。
6. 前記外側管（６１）は屈曲部（６６）を有し、前記内側管（６２）は絞り部（６８）を有し、前記内側管（６２）の中心軸（Ｊｕ）は、前記絞り部（６８）より上流側においては前記外側管（６１）の中心軸（Ｊｓ）と同軸であり、前記絞り部（６８）より下流側においては前記外側管（６１）の前記屈曲部（６６）の内周側に寄せて配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の触媒付き排気管を備えた車両用排気装置。
7. 前記外側管は、屈曲部を有し、前記内側管の下流端部は、前記外側管の屈曲開始点よりも下流側に位置することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の触媒付き排気管を備えた車両用排気装置。
8. 前記排気管は、前記内側管を前記外側管の上流端から挿入した後に、前記内側管の上流端部を前記外側管に固定して、片持ち支持させるように構成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の触媒付き排気管を備えた車両用排気装置。
9. 前記内側管（６２）は、屈曲部のない直線状を呈する直線部（７０）を構成要素とすることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の触媒付き排気管を備えた車両用排気装置。
10. 前記内側管（６２）は絞り部（６８）を有し、この絞り部（６８）より下流側に位置する内径（Ｄｕ１）は、前記排気ポート（４１）の内径（Ｄｅ）以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の触媒付き排気管を備えた車両用排気装置。
11. 前記内側管（６２）の下流端部において、前記外側管（６１）の中心軸（Ｊｓ）と前記内側管（６２）の中心軸（Ｊｕ）とが交差することを特徴とする請求項１〜８、１０のいずれか１項記載の触媒付き排気管を備えた車両用排気装置。
12. 前記内側管は絞り部を有し、前記内側管の中心軸は、前記絞り部より上流側においては前記外側管の中心軸と同軸であり、前記絞り部より下流側においては前記外側管の屈曲部の外周側に寄せて配置されることを特徴とする請求項３記載の触媒付き排気管を備えた車両用排気装置。
13. 前記触媒付き排気管（４７）は、筒状の経路を有し前記排気ポート（４１）に接続される接続部材（７１）を備え、
    前記内側管（６２）の上流端部および前記外側管（６１）の上流端部は、前記接続部材（７１）の内周壁部（７１ｕ）に溶接されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項記載の触媒付き排気管を備えた車両用排気装置。

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