JP6524700B2 - Internal combustion engine exhaust system - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排気装置に関する。特に、排気ガスを浄化する触媒を有する内燃機関の排気装置に用いられて好適である。 The present invention relates to an exhaust system of an internal combustion engine. In particular, it is suitably used in an exhaust system of an internal combustion engine having a catalyst for purifying exhaust gas.
内燃機関を備える車両は、内燃機関からの排気ガスを外部に排出するための排気装置を備えている。排気装置は、排気ガスを浄化するための触媒コンバータ(以下、触媒という)を有する。ここで、触媒が浄化作用を発揮するには、活性温度まで達している必要がある。近年、排気ガス規制が厳しくなり、内燃機関の始動から早期に触媒を活性温度に達するようにして触媒の浄化性能を向上させることが求められている。 A vehicle provided with an internal combustion engine includes an exhaust system for discharging exhaust gas from the internal combustion engine to the outside. The exhaust system has a catalytic converter (hereinafter referred to as a catalyst) for purifying exhaust gas. Here, it is necessary to reach the activation temperature in order for the catalyst to exert its purification function. In recent years, exhaust gas regulations become stricter, and it is required to improve the purification performance of the catalyst by setting the catalyst to the activation temperature early from the start of the internal combustion engine.
特許文献1には、エンジンの排気口から上流側触媒に排気ガスを導くための第1のパイプと、上流側触媒と下流側触媒とを連通するための第2のパイプと、下流側触媒から延びる第3のパイプとからなる排気管を備えた排気装置が開示されている。特許文献1の排気装置では、2個の触媒によって排気ガスをエンジン始動直後から浄化させるようにしている。また、特許文献1の排気装置では、第2のパイプに反射波と負圧波とを減衰させるためのレゾネータを取り付けることでエンジン出力向上が図られている。 In Patent Document 1, a first pipe for introducing exhaust gas from an exhaust port of an engine to an upstream catalyst, a second pipe for connecting the upstream catalyst and the downstream catalyst, and a downstream catalyst An exhaust system is disclosed having an exhaust pipe consisting of an extending third pipe. In the exhaust system of Patent Document 1, exhaust gas is purified by the two catalysts immediately after the start of the engine. Further, in the exhaust system of Patent Document 1, the engine output can be improved by attaching a resonator for attenuating the reflected wave and the negative pressure wave to the second pipe.
しかしながら、特許文献1の排気装置では、2個の触媒によって排気ガスをエンジン始動直後から浄化させるようにしているが、排気管自体からの放熱に対しての対策が行われていない。したがって、特許文献1の排気装置の構成では、排気管から放熱されてしまい、触媒を早期に活性温度まで達する効果が十分ではないという問題がある。 However, in the exhaust system of Patent Document 1, although the exhaust gas is purified by the two catalysts immediately after the start of the engine, no measures against the heat radiation from the exhaust pipe itself are taken. Therefore, in the configuration of the exhaust system of Patent Document 1, there is a problem that the heat is dissipated from the exhaust pipe, and the effect of early reaching the catalyst to the activation temperature is not sufficient.
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、触媒を活性温度まで早期に達するようにして、触媒の浄化性能を向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to improve the purification performance of a catalyst by causing the catalyst to reach the activation temperature early.
本発明の内燃機関の排気装置は、内燃機関に設けられた排気ポートから車体前方に向かって延出した後に、曲部を経て、車体後方に向かって延出されるエキゾーストパイプと、前記エキゾーストパイプにより誘導される排気ガスを浄化する触媒と、を有する内燃機関の排気装置であって、前記エキゾーストパイプの一部に沿った状態で、前記エキゾーストパイプのうち前部に位置する前記曲部全体を覆う外壁部を有し、前記曲部は、前記外壁部内の空間において、車体前方に空間が設けられるように、車体幅方向において車体内側に偏って配置され、前記エキゾーストパイプのうち前記外壁部の後端から露出する露出部は、車体幅方向において前記外壁部の車体外側の表面よりも、車体内側に配置されることを特徴とする。 The exhaust system for an internal combustion engine according to the present invention comprises an exhaust pipe extending toward the rear of the vehicle body via a curved portion after extending toward the front of the vehicle body from an exhaust port provided in the internal combustion engine, and the exhaust pipe An exhaust system for an internal combustion engine, comprising: a catalyst that purifies the exhaust gas to be induced, wherein the entire curved portion located at the front of the exhaust pipe is covered along a part of the exhaust pipe. possess an outer wall portion, the curved portion, in the space inside the outer wall portion, so that space is provided in front of the vehicle body, are arranged unevenly inside the vehicle body in the vehicle width direction, after the outer wall of the exhaust pipe The exposed portion exposed from the end is characterized in that it is disposed on the inner side of the vehicle body than the outer surface of the outer wall in the vehicle width direction .
本発明によれば、エキゾーストパイプの保温性を向上させることができるので、排気ガスはエキゾーストパイプ内で冷却されるのが抑制され、高温のまま触媒に到達することができる。したがって、触媒は活性温度まで早期に達することができ、触媒の浄化性能を向上させることができる。 According to the present invention, since the heat retaining property of the exhaust pipe can be improved, the exhaust gas can be prevented from being cooled in the exhaust pipe, and can reach the catalyst at high temperature. Therefore, the catalyst can reach the activation temperature early, and the purification performance of the catalyst can be improved.
以下、図面に基づき、本発明に係る内燃機関の排気装置の好適な実施形態について説明する。なお、ここでは、内燃機関の排気装置を自動二輪車に適用した場合について説明する。
図1は、自動二輪車100の右側面図である。先ず、図1を用いて自動二輪車100の全体構成について説明する。なお、以下の説明において図1を含めた各図で、必要に応じて車体前方を矢印Frにより、車体後方を矢印Rrによりそれぞれ示し、また、車体右側を矢印Rにより、車体左側を矢印Lによりそれぞれ示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of an exhaust system for an internal combustion engine according to the present invention will be described below based on the drawings. Here, the case where the exhaust system of an internal combustion engine is applied to a motorcycle will be described.
FIG. 1 is a right side view of the
図1の自動二輪車100は、典型的には所謂オフロード用である。車体前方の上部にはステアリングヘッドパイプ101が配置されている。ステアリングヘッドパイプ101内には図示しないステアリング軸が回動可能に挿通している。ステアリング軸の上端にはハンドル102が結着されており、ステアリング軸にはフロントフォーク103が取り付けられている。フロントフォーク103の下端には操向輪である前輪104が回転可能に軸支されている。
The
また、ステアリングヘッドパイプ101からは左右一対のメインフレーム105が、車体後方に向かって斜め下方に傾斜して延出すると共に、ダウンチューブ106が略垂直下方に延びている。ダウンチューブ106は下部付近でロアフレーム107として左右に分岐している。一対のロアフレーム107は下方に延びた後に、車体後方に向かって略直角に曲げられている。一対のロアフレーム107の後端部は、左右一対のボディフレーム108を介してメインフレーム105の各後端部に連結されている。
Further, from the
メインフレーム105、ダウンチューブ106、ロアフレーム107およびボディフレーム108によって囲まれる空間には、内燃機関としてエンジン10が搭載されている。エンジン10の上方には燃料タンク109が配設されている。燃料タンク109の燃料供給口はキャップ110によって栓止されている。燃料タンク109の後方にはシート111が配設されている。
In a space surrounded by the
車体の前後方向略中央の下部に設けられた左右一対のボディフレーム108には、リヤスイングアーム112の前端部がピボット軸113によって上下に揺動可能に支持されている。リヤスイングアーム112の後端部には駆動輪である後輪114が回転可能に軸支されている。リヤスイングアーム112は、リンク機構115とこれに連結されたショックアブソーバ116を介して車体に懸架されている。
A front end portion of a
なお、燃料タンク109内には図示しない燃料ポンプユニットが配置されている。燃料ポンプユニットはエンジン10に燃料を供給する。一方、ショックアブソーバ116の上方にはエアクリーナボックス117が配置されている。エアクリーナボックス117とエンジン10の間は図示しないインテークパイプを介して連結される。なお、インテークパイプはエンジン10の後述するシリンダヘッド14に設けられた吸気ポート16に接続され、インテークパイプの途中に図示しないスロットルボディが配設される。スロットルボディは燃料インジェクタを有し、燃料インジェクタに対して燃料ポンプユニットから所定タイミングで所定量の燃料が供給される。
A fuel pump unit (not shown) is disposed in the
エンジン10の後述するシリンダヘッド14に設けられた排気ポート17には排気装置20が接続されている。排気装置20は、エンジン10で燃焼された排気ガスを外部に排出する。排気装置20は、エキゾーストパイプ21、マフラ34、触媒35、外壁部としての包囲パイプ30を備えている。エキゾーストパイプ21は、エンジン10の排気ポート17からの排気ガスをマフラ34に誘導する。マフラ34は、内部に図示しない複数の膨張室が形成され、排気音を低減させることができる。触媒35は、マフラ34内に配置され、排気ガスを浄化する。エキゾーストパイプ21および包囲パイプ30の構成については後述する。
An
次に、エンジン10の構成について説明する。本実施形態のエンジン10は、水冷式の4サイクル単気筒エンジンを用いている。図2〜図4は、エンジン10および排気装置20の一部を示す右側面図、正面図、平面図である。
エンジン10は、クランクシャフト12を回転可能に軸支して収容するクランクケース11と、図示しないピストンを上下動可能に収容するシリンダブロック13と、動弁装置を収容するシリンダヘッド14と、シリンダヘッド14に蓋着するシリンダヘッドカバー15とが上下に沿って連接されている。シリンダブロック13のシリンダ軸Cyは垂直方向に対してやや前傾(傾斜角度略15°)している。また、シリンダブロック13のシリンダ軸Cyはクランクシャフト12のクランク軸Crに対して直交している。
Next, the configuration of the
The
シリンダヘッド14は、後面に吸気ポート16が設けられ、前面に排気ポート17が設けられている。吸気ポート16は、車体後方であって僅かに上方に向かって開口する。排気ポート17は、車体前方であって、僅かに下方かつやや右側に向かって開口する。排気ポート17にはエキゾーストパイプ21が接続される。
The
次に、排気装置20の構成について説明する。
図5は、排気装置20の一部の構成を示す平面図である。図5では、包囲パイプ30を水平方向に切断した状態を示している。図6は、排気装置20の一部の構成を示す右側面図である。図6では、包囲パイプ30を二点鎖線で示している。図7は、図5に示すI−I線の断面図である。
本実施形態では、エキゾーストパイプ21および包囲パイプ30を用いて、触媒35を活性温度まで早期に達するように構成する。以下、具体的にエキゾーストパイプ21および包囲パイプ30の構成について説明する。
Next, the configuration of the
FIG. 5 is a plan view showing the configuration of a part of the
In the present embodiment, the
まず、エキゾーストパイプ21について説明する。エキゾーストパイプ21は、排気ポート17から車体前方に向かって延出した後に湾曲して、車体後方に向かって延出して形成される。ここで、エキゾーストパイプ21は一体的に形成されているが、説明を容易にするために、図5および図6に示すようにエキゾーストパイプ21を前部22、中間部23、後部24に分けて説明する。
First, the
前部22は、エキゾーストパイプ21の前端を通り車体左右方向に平行な鉛直面F1から、排気ポート17に接続される接続部26の後端を通る車体左右方向に平行な鉛直面F2までの範囲をいうものとする。
中間部23は、鉛直面F2から、エキゾーストパイプ21が車体後方に向かって直線状に真直ぐな延出を開始する部位を通る車体左右方向に平行な鉛直面F3までの範囲をいうものとする。
後部24は、鉛直面F3から、マフラ34に接続されるエキゾーストパイプ21の後端までの範囲をいうものとする。
The
The
The
前部22は、全体として湾曲した曲部25を構成する。曲部25の端部には、ボルトを用いて排気ポート17に接続するための接続部26が設けられる。図5に示すように平面視で見て、曲部25は略一定の曲率半径を維持した状態で、エンジン10の右側に回り込むように湾曲する。また、図6に示すように側面視で見て、曲部25は徐々に下方に偏倚するように中間部23に向かって延出する。なお、排気ポート17はやや右側に向かって開口している分だけ曲部25の長さを短縮することができる。
曲部25には、バイパスパイプ27が溶接によって結合される。バイパスパイプ27は、曲部25の車体外側の位置に結合され、その軸線(図7に示す一点鎖線La)が曲部25の曲率半径の中心から略径方向、すなわち車体外側であって、やや上側に向かって指向している。バイパスパイプ27は、エキゾーストパイプ21内の空間28と、包囲パイプ30内の後述する空間32とを連通させる。
The
The
中間部23は、車体左右方向および車体上下方向にやや曲がりながら、エンジン10のシリンダブロック13およびシリンダヘッド14の側方を経由して、車体後方に向かって形成される。具体的には、図5に示すように平面視で見て、中間部23は徐々に車体内側、すなわち車体左側に移行しながら後部24に向かって延出する。また、図6に示すように側面視で見て、中間部23は徐々に上方に移行してから再び徐々に下方に移行しながら後部24に向かって延出する。中間部23のうち最も上方に位置する高さは、曲部25が最も上方に位置する高さと略一致する。
後部24は、車体後方に向かって直線状に、ある程度の長さで延出した後に、マフラ34に向かって形成される。
The
The
次に、包囲パイプ30について説明する。包囲パイプ30は、エキゾーストパイプ21の一部に沿った状態で、エキゾーストパイプ21のうち少なくとも前部22の外周を覆う。具体的には、包囲パイプ30は、エキゾーストパイプ21の前部22から、中間部23のうち最も上方に位置する部位までを連続して一体的に覆う。したがって、包囲パイプ30により覆われたエキゾーストパイプ21の一部は、包囲パイプ30内に配置される。一方、包囲パイプ30により覆われていないエキゾーストパイプ21の一部は、外部に露出される。ここで、エキゾーストパイプ21のうち外部に露出された部位を露出部29というものとする。図4に示すように、露出部29は車体幅方向において包囲パイプ30の車体外側の表面(図4に示す二点鎖線Lt)よりも車体内側に配置されている。
なお、包囲パイプ30は、上下に分割され、エキゾーストパイプ21を上下から挟むようにして境界部31で溶接することで構成される。また、包囲パイプ30は、一方の端部と他端の端部とがエキゾーストパイプ21に溶接されることで結合される。したがって、包囲パイプ30内の空間32はエキゾーストパイプ21によって閉塞される。なお、エキゾーストパイプ21および包囲パイプ30は、容易に溶接できるように同一の材質(例えばステンレス鋼板)であることが好ましい。
Next, the surrounding
In addition, the surrounding
包囲パイプ30は、エキゾーストパイプ21の前部22および中間部23に沿って形成されることから、エキゾーストパイプ21と同様に、エンジン10の右側に回り込み、シリンダブロック13およびシリンダヘッド14の側方を経由するように形成される。
ここで、包囲パイプ30は、エキゾーストパイプ21に比べて車体外側に大きく膨出するように湾曲している。具体的には、図7に示すように、車体外側でのエキゾーストパイプ21の表面と包囲パイプ30の表面との間の距離L1が、車体内側でのエキゾーストパイプ21の表面と包囲パイプ30の表面との間の距離L2よりも大きい。換言すると、エキゾーストパイプ21は、包囲パイプ30内の空間32において車体内側に偏って配置されている。
Since the surrounding
Here, the surrounding
また、包囲パイプ30は、一方の端部から他方の端部までにおいて上面の高さが略変化しないが、下面の高さがエキゾーストパイプ21の下方への偏倚に合わせて下方にやや膨出している。換言すると、エキゾーストパイプ21は、包囲パイプ30内の空間32において下側に偏って配置されている。
In addition, although the height of the upper surface of the surrounding
ここで、包囲パイプ30内の空間32は、エキゾーストパイプ21内の空間28との間で上述したバイパスパイプ27によって連通されている。したがって、エキゾーストパイプ21に誘導される排気ガスが包囲パイプ30内に進入するために、包囲パイプ30をレゾネータとして機能させることができる。ここで、バイパスパイプ27はパイプ径やパイプ長さ(図7に示す長さLp)を変化させることでレゾネータの効果を調整することができる。ここで、バイパスパイプ27の軸線Laは、包囲パイプ30までの距離が長く確保された車体外側に向かって指向しているために、バイパスパイプ27のパイプ長さLpを容易に調整することができる。したがって、エンジン10や車体の特性に応じて包囲パイプ30の形状を変更する必要がないために、部品の共通化および開発工程の低減を図ることができる。
Here, the
上述したように構成される排気装置20では、エンジン10で燃焼された排気ガスは排気ポート17からエキゾーストパイプ21を通って触媒35により浄化されると共に、マフラ34で排気音が低減されて外部に排出される。
このとき、包囲パイプ30がエキゾーストパイプ21の外周を覆っていることで、包囲パイプ30の空間32内の空気によってエキゾーストパイプ21の保温性を向上させることができる。したがって、エンジン10から排気された排気ガスは、エキゾーストパイプ21内で冷却されるのが抑制され、高温のまま触媒35に到達する。そのため、触媒35はエンジン10の始動時から浄化作用を発揮できる活性温度まで早期に達することができ、触媒35の浄化性能を向上させることができる。
また、包囲パイプ30がエキゾーストパイプ21の少なくとも前部22を覆うことから、車体前方からの走行風によりエキゾーストパイプ21が過冷却されるのを防止でき、より排気ガスを高温のまま触媒35に到達させることができる。
In the
At this time, since the surrounding
In addition, since the surrounding
また、エキゾーストパイプ21の曲部25は、車体前方から見て投影面積が大きく走行風が当たり易いために、最も冷却され易い位置である。本実施形態では、包囲パイプ30がエキゾーストパイプ21の曲部25を覆うことで、車体前方からの走行風によりエキゾーストパイプ21が過冷却されるのを防止でき、より排気ガスを高温のまま触媒35に到達させることができる。
Further, the
また、エキゾーストパイプ21は包囲パイプ30内の空間32において車体内側に偏って配置されている。したがって、走行風により冷却され易い包囲パイプ30の車体外側の表面とエキゾーストパイプ21との間の距離を大きくすることができる。そのため、エキゾーストパイプ21は包囲パイプ30との間の熱伝導を抑制させることができ、より排気ガスを高温のまま触媒35に到達させることができる。
In addition, the
また、エキゾーストパイプ21のうち包囲パイプ30から露出する露出部29は、車体幅方向において包囲パイプ30の車体外側の表面よりも車体内側に配置されている。したがって、車体前方から見たときに、露出部29は包囲パイプ30によって隠れた位置に配置されることから、走行風が露出部29に当たり難くなる。したがって、車体前方からの走行風によりエキゾーストパイプ21の露出部29が冷却されるのを抑制することができる。
Further, the exposed
また、包囲パイプ30は、エンジン10のシリンダブロック13またはシリンダヘッド14の側方まで延出している。したがって、エキゾーストパイプ21の露出部29の長さを短くすることができ、エキゾーストパイプ21からの放熱を抑制させることができる。
また、エキゾーストパイプ21は、エキゾーストパイプ21内の空間28と、包囲パイプ30内の空間32とを連通させるバイパスパイプ27を有することから、包囲パイプ30をレゾネータとして機能させることができる。包囲パイプ30をレゾネータとして機能させることで、エキゾーストパイプ21の長さが短くても十分な出力を得ることができるために、触媒の早期適温化に加えて、出力特性改善および排気装置20の小型化を図ることができる。ここでの出力特性改善とは、エンジン回転数の低回転域における出力が低下しないようになることをいう。また、包囲パイプ30をレゾネータとして機能させることで、レゾネータを固定するためのブラケットが必要なく、振動による脱落等の虞もない。
Further, the surrounding
In addition, since the
以上、本発明を上述した実施形態を用いて説明したが、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更などが可能である。
上述した実施形態では、内燃機関の排気装置20を自動二輪車100に適用する場合について説明したが、この場合に限られず、自動三輪車や四輪車に適用してもよい。
上述した実施形態では、エンジン10に水冷式の単気筒エンジンを適用する場合について説明したが、この場合に限られず、複数気筒エンジンを適用してもよい。この場合には各排気ポートに接続される各エキゾーストパイプはそれぞれ包囲パイプによって覆われることが好ましい。
As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment mentioned above, this invention is not limited only to embodiment mentioned above, A change etc. are possible within the scope of the present invention.
Although the case where
Although the case where a water-cooled single-cylinder engine is applied to the
上述した実施形態では、エキゾーストパイプ21が排気ポート17から車体前方に向かって延出した後に湾曲して、エンジン10の側方を経由して車体後方に向かって延出するものについて説明したが、この場合に限られない。例えば、エキゾーストパイプは排気ポート17から車体前方に向かって延出した後に湾曲して、エンジン10の下方を経由して車体後方に向かって延出するものであってもよい。この場合にはエキゾーストパイプの外周を覆う包囲パイプを下方に向かって膨出させることで、車体前方からの走行風によるエキゾーストパイプの過冷却を防止することができる。
In the embodiment described above, the
上述した実施形態では、シリンダヘッド14に吸気ポート16および排気ポート17が設けられている場合について説明したが、この場合に限られず、シリンダブロック13に吸気ポート16および排気ポート17が設けられていてもよい。
Although the
10:エンジン 11:クランクケース 13:シリンダブロック 14:シリンダヘッド 15:シリンダヘッドカバー 21:エキゾーストパイプ 22:前部 23:中間部 24:後部 25:曲部 26:接続部 27:パイバスパイプ 28:空間 29:露出部 30:包囲パイプ(外壁部) 31:溶接部 32:空間 34:マフラ 35:触媒 100:自動二輪車 Reference Signs List 10: engine 11: crank case 13: cylinder block 14: cylinder head 15: cylinder head cover 21: exhaust pipe 22: front 23: middle portion 24: rear portion 25: curved portion 26: connection portion 27: pie bus pipe 28: space 29: Exposed part 30: Surrounding pipe (outer wall part) 31: Welded part 32: Space 34: Muffler 35: Catalyst 100: Motorcycle
Claims (6)
前記エキゾーストパイプにより誘導される排気ガスを浄化する触媒と、を有する内燃機関の排気装置であって、
前記エキゾーストパイプの一部に沿った状態で、前記エキゾーストパイプのうち前部に位置する前記曲部全体を覆う外壁部を有し、
前記曲部は、前記外壁部内の空間において、車体前方に空間が設けられるように、車体幅方向において車体内側に偏って配置され、
前記エキゾーストパイプのうち前記外壁部の後端から露出する露出部は、車体幅方向において前記外壁部の車体外側の表面よりも、車体内側に配置されることを特徴とする内燃機関の排気装置。 An exhaust pipe extending toward the rear of the vehicle body via a curved portion after extending toward the front of the vehicle body from an exhaust port provided in the internal combustion engine;
An exhaust system for an internal combustion engine, comprising: a catalyst for purifying exhaust gas induced by the exhaust pipe;
Wherein in a state along a portion of the exhaust pipe, it has a outer wall that covers the entire curved portion located on the front of the exhaust pipe,
The curved portion is disposed inward of the vehicle body in the vehicle body width direction so as to provide a space in front of the vehicle body in the space in the outer wall portion,
An exhaust system for an internal combustion engine , wherein an exposed portion of the exhaust pipe exposed from a rear end of the outer wall portion is disposed more inward of a vehicle body than a surface of the outer wall portion outside the vehicle body in the vehicle body width direction .
前記包囲パイプ内の空間は、平面で見て前記包囲パイプの一方の端部および他方の端部それぞれから前記バイパスパイプ側に向かうにしたがって広く形成されることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の排気装置。The space in the surrounding pipe is formed wider as it goes from the one end and the other end of the surrounding pipe to the side of the bypass pipe in a plan view. Exhaust system for internal combustion engines.
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