JP6722819B2 - 車両の排気装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の排気装置に係り、特に、マフラの内部に触媒装置および燃焼ガスの酸素濃度を検出する酸素センサが取り付けられた車両の排気装置に関する。

従来から、エンジン燃焼ガスの排出音を低減するマフラの内部に、燃焼ガスを浄化する触媒装置と、マフラ内の酸素濃度を検出する酸素センサとを配設するようにした車両の排気装置が知られている。

特許文献１には、触媒装置および酸素センサを備えたマフラの外殻に、マフラ内で発生した水分を外部に排出するための水抜き孔を設けた構成が開示されている。

特開２０１６−１６０９１５号公報

しかし、マフラの外殻にマフラ内外を連通する水抜き孔を設けると、水抜き孔からマフラ内部に外気が侵入して酸素センサのセンサ出力に影響を及ぼすことが考えられる。特許文献１では、このような課題に関する検討はなされていなかった。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、マフラの外殻に水抜き孔を設けた場合でも酸素センサによる検出精度を保つことができる車両の排気装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、車両（１）の内燃機関（１３）が生じる燃焼ガスの排出音を低減するマフラ（３０）を有する車両の排気装置において、前記マフラ（３０）の内部に酸素センサ（４３）が設けられており、前記マフラ（３０）の外殻（３４）に貫通孔としての水抜き孔（４５）が設けられており、前記マフラ（３０）に、前記水抜き孔（４５）の周囲の空気を保持する副室（５４，６４）が設けられている点に第１の特徴がある。

また、前記水抜き孔（４５）は、車体側面視で、前記マフラ（３０）の最下端部に設けられている点に第２の特徴がある。

また、前記副室（５４）が、前記マフラ（３０）の内側に設けられている点に第３の特徴がある。

また、前記副室（５４）が、前記水抜き孔（４５）の貫通方向に膨出する膨出部（５５）と、該膨出部（５５）と前記マフラ（３０）の内部を連通する小径の連通路（５６）とを有する点に第４の特徴がある。

また、前記副室（６４）が、前記マフラ（３０）の外側に設けられている点に第５の特徴がある。

また、前記副室（６４）が、前記水抜き孔（４５）の貫通方向に膨出する膨出部（６５）と、該膨出部（６５）と前記マフラ（３０）の外部を連通する小径の連通路（６６）とを有する点に第６の特徴がある。

また、前記連通路（６６）が、前記膨出部（６５）の車体後方側に向けて配設されている点に第７の特徴がある。

また、前記マフラ（３０）の内部が、複数の隔壁（４１，４２）によって複数の部屋（３１，３２，３３）に区画されており、前記水抜き孔（４５）は、前記酸素センサ（４３）が設けられた部屋（３３）から燃焼ガス経路において最も離間した部屋（３１）に設けられている点に第８の特徴がある。

さらに、前記副室（５４，６４）が、前記マフラ（３０）の外殻（３４）に覆い部材（５０，６０）を固定することで形成される点に第９の特徴がある。

第１の特徴によれば、車両（１）の内燃機関（１３）が生じる燃焼ガスの排出音を低減するマフラ（３０）を有する車両の排気装置において、前記マフラ（３０）の内部に酸素センサ（４３）が設けられており、前記マフラ（３０）の外殻（３４）に貫通孔としての水抜き孔（４５）が設けられており、前記マフラ（３０）に、前記水抜き孔（４５）の周囲の空気を保持する副室（５４，６４）が設けられているので、水抜き孔から外気が侵入した場合でも、外気が副室内に留まることでマフラ内部に拡散することを防ぐことができる。これにより、マフラ内部に外気が侵入することで酸素センサのセンサ出力に影響を与えることを防止できる。

第２の特徴によれば、前記水抜き孔（４５）は、車体側面視で、前記マフラ（３０）の最下端部に設けられているので、マフラ内の各部で生じた水分が重力によって集まる位置に水抜き孔を設けることで、水分の排出効率を高めることができる。

第３の特徴によれば、前記副室（５４）が、前記マフラ（３０）の内側に設けられているので、マフラの外観に影響を与えることなく副室を設けることが可能となる。また、マフラに加わる外力から副室を保護することができる。

第４の特徴によれば、前記副室（５４）が、前記水抜き孔（４５）の貫通方向に膨出する膨出部（５５）と、該膨出部（５５）と前記マフラ（３０）の内部を連通する小径の連通路（５６）とを有するので、水抜き孔から外気が侵入した場合に外気が膨出部内に留まりやすくなると共に、マフラの内圧が上昇した際に外気が水抜き孔から排出されやすくなる。

第５の特徴によれば、前記副室（６４）が、前記マフラ（３０）の外側に設けられているので、マフラの内部空間に影響を与えることなく副室を設けることが可能となる。また、水抜き孔を外方から隠すと共に、マフラに加わる外力から水抜き孔を保護することができる。

第６の特徴によれば、前記副室（６４）が、前記水抜き孔（４５）の貫通方向に膨出する膨出部（６５）と、該膨出部（６５）と前記マフラ（３０）の外部を連通する小径の連通路（６６）とを有するので、連通路から外気が侵入した場合に外気が膨出部内に留まりやすくなると共に、マフラの内圧が上昇した際に外気が連通路から排出されやすくなる。

第７の特徴によれば、前記連通路（５６，６６）が、前記膨出部（５５，６５）の車体後方側に向けて配設されているので、副室の車体前方側から作用する内圧変動や走行風の影響を受けにくくすることができる。

第８の特徴によれば、前記マフラ（３０）の内部が、複数の隔壁（４１，４２）によって複数の部屋（３１，３２，３３）に区画されており、前記水抜き孔（４５）は、前記酸素センサ（４３）が設けられた部屋（３３）から燃焼ガス経路において最も離間した部屋（３１）に設けられているので、水抜き孔と酸素センサとが離間していることで、水抜き孔から外気が侵入した場合でも酸素センサのセンサ出力に対する影響を抑えることが可能となる。

第９の特徴によれば、前記副室（５４，６４）が、前記マフラ（３０）の外殻（３４）に覆い部材（５０，６０）を固定することで形成されるので、簡単な構成で副室を設けることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る車両の排気装置を適用した自動二輪車の左側面図である。 マフラの一部断面斜視図である。 外殻の内側から見た覆い部材の斜視図である。 覆い部材の平面図である。 図４のV−V線断面図である。 本実施形態の変形例に係るマフラの斜視図である。 覆い部材の平面図である。 図７のVIII−VIII線断面図である。 本実施形態の第２変形例に係るマフラの斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車両の排気装置を適用した自動二輪車１の左側面図である。車体フレーム３の前端に設けられるヘッドパイプ６には、不図示のステアリングステムが揺動自在に軸支されている。前輪ＷＦを回転自在に軸支する左右一対のフロントフォーク１１は、ステアリングステムに固定されたトップブリッジ５およびボトムブリッジ７に支持されている。トップブリッジ５の上部には操向ハンドル４が固定されており、フロントフォーク１１には、前輪ＷＦの上部を覆うフロントフェンダ１０が取り付けられている。

車体フレーム３の後方下部には、後輪ＷＲを回転自在に軸支するスイングアーム１６を揺動可能に軸支するピボット２３が設けられている。スイングアーム１６の後端部は、リヤクッション２０を介して、ピボット２３の後方から上方に延びるリヤフレーム２２に吊り下げられている。車体フレーム３に吊り下げられるエンジン（内燃機関）１３の駆動力は、ドライブチェーン１７を介して後輪ＷＲに伝達される。

エンジン１３の上方には燃料タンク２が配設されており、ヘッドパイプ６の前方には、ヘッドライト９を支持するフロントカウル８が取り付けられている。リヤフレーム２２の上方にはシート２１およびリヤカウル１９が配設されており、リヤカウル１９の後方下部にはリヤフェンダ１８が取り付けられている。

並列４気筒とされるエンジン１３の燃焼ガスは、排気パイプ１２および集合パイプ１４を介して膨張室で形成されるマフラ３０に導かれ、マフラ３０の後端から外方に排出される。排気パイプ１２、集合パイプ１４およびマフラ３０は、全体で車両の排気装置を構成する。マフラ３０の外殻には、マフラ３０の内部で生じた水分を外方に排出する貫通孔としての水抜き孔４５が形成されている。水抜き孔４５は、マフラ３０の最下端部Ａの位置に設けられる。

図２は、マフラ３０の一部断面斜視図である。金属製の外殻３４で覆われるマフラ３０の内部は、第１隔壁４１および第２隔壁４２によって、第１部屋３１、第２部屋３２および第３部屋３３に区画されている。集合パイプ１４に連結される入口パイプ３５は、第１隔壁４１および第２隔壁４２に支持される触媒装置（キャタライザ）３９の前端に連結される。触媒装置３９の後端部は第３部屋３３に突出しており、この第３部屋３３の内側には、配線４４が接続された酸素センサ４３のセンサ部が突出している。

触媒装置３９を通過した燃焼ガスは、第１消音パイプ４０、第２消音パイプ３７および第３消音パイプ３８によって構成される長い排気経路を通って、排気パイプ３６の後端から外方へ排出される。

マフラ３０の内部には、大気の状態およびエンジンの運転状態に応じて水分が発生するが、本実施形態では、車体側面視でマフラ３０の最下端部Ａ（図１参照）となる位置に水抜き孔４５を設けているため、第２部屋３２や第３部屋３３で生じた水分も重力によって水抜き孔４５に集まり、効率よく排出されることとなる。また、第１隔壁４１および第２隔壁４２の最下端部には、第２部屋３２および第３部屋３３で生じた水分を通す切り欠き４１ａ，４２ａがそれぞれ設けられている。

ここで、水抜き孔４５と酸素センサ４３とを離間して配置した場合でも、マフラ３０の内部圧力が変動して水抜き孔４５からマフラ内部に外気が侵入すると、酸素センサ４３のセンサ出力に影響を与えることが考えられる。本願発明は、この課題に対応するため、外殻３４の内周面に、水抜き孔４５の開口周囲を覆う覆い部材５０を取り付けた点に特徴がある。この覆い部材５０によれば、水抜き孔４５からマフラ３０の内部に外気が侵入することを防ぎ、酸素センサ４３の検出精度を保つことが可能となる。

図３は、外殻３４の内側から見た覆い部材５０の斜視図である。また、図４は覆い部材５０の平面図であり、図５は図４のV−V線断面図である。金属板等からなる覆い部材５０は、覆い部材５０を外殻３４に固定するための平板状のフランジ部５２と、所定の立体形状を有する天板部５１とから構成される。本実施形態では、フランジ部５２に施される３か所のスポット溶接部５３によって、覆い部材５０が外殻３４に固定されている。

覆い部材５０を外殻３４に固定することによって、天板部５１の内側には、水抜き孔４５の周囲の空気を保持する副室５４が形成される。副室５４は、水抜き孔４５の貫通方向に膨出する膨出部５５と、この膨出部５５に連通する小径の連通路５６とを有する。この構成によれば、膨出部５５が所定の空気量を保持できると共に、マフラ３０の内部と連通する連通路５６の断面積が小さいことから、侵入した外気が膨出部５５に留まりやすく、マフラ３０の内部に拡散しにくくなる。また、外気が膨出部５５に留まりやすいため、マフラ３０の内圧が上昇した際には外気が水抜き孔４５から排出されやすくなる。さらに、連通路５６が、膨出部５５の車体後方側に配設されているため、覆い部材５０の車体前方側から作用する内圧変動の影響を受けにくくなる。

上記した構成によれば、水抜き孔４５の開口周囲を覆う覆い部材５０を固定するのみで、外気の侵入を抑制する副室５４を設けることが可能となる。また、覆い部材５０がマフラ３０の内側に取り付けられているため、マフラ３０の外観に影響を与えることなく副室５４を設けることが可能となるほか、マフラ３０に加わる外力から副室５４を保護することができる。

図６は、本実施形態の変形例に係るマフラ３０の斜視図である。この変形例では、水抜き孔４５の開口周囲を覆う覆い部材６０が、マフラ３０の外側に取り付けられている点に特徴がある。覆い部材６０をマフラ３０の外側に設ける場合には、マフラ３０の内部空間に影響を与えることなく副室を設けることが可能となる。また、水抜き孔４５を外方から隠すと共に、マフラ３０に加わる外力から水抜き孔４５を保護することができるという効果も奏する。さらに、覆い部材６０を、マフラ３０が接地した際のプロテクタと兼用したり、デザイン上のアクセントとして利用することも考えられる。

図７は、覆い部材６０の平面図である。また、図８は図７のVIII−VIII線断面図である。覆い部材６０は、第１実施形態で示した覆い部材５０と同様の基本形状を有し、覆い部材６０を外殻３４に固定するための平板状のフランジ部６２と、所定の立体形状を有する天板部６１とから構成される。覆い部材６０は、フランジ部６２の外縁部に設けられるＴＩＧ溶接部６３によって外殻３４に固定されている。

覆い部材６０を外殻３４に固定することによって、天板部６１の内側には、水抜き孔４５の周囲の空気を保持する副室６４が形成される。副室６４は、水抜き孔４５の貫通方向に膨出する膨出部６５と、この膨出部６５に連通する小径の連通路６６とを有する。この構成によれば、膨出部６５が所定の空気量を保持できると共に、連通路６６から侵入する外気が水抜き孔４５まで到達しにくく、外気がマフラ３０の内部に侵入しにくくなる。また、連通路６６が膨出部６５の車体後方側に配設されているため、覆い部材６０の車体前方側から作用する走行風の影響を受けにくくなる。

図９は、本実施形態の第２変形例に係るマフラ３０ａの斜視図である。前記と同一符号は同一または同等部分を示す。本変形例では、マフラ３０ａの第３部屋３３の外殻３４の内側に、金属の薄板部材等からなる補強部材７０が設けられている点に特徴がある。入口パイプ３５および触媒装置３９を介して燃焼ガスが最初に送り込まれる第３部屋３３には、比較的大きな圧力が加わることとなるが、補強部材７０を外殻３４の内周面に沿わせて配置することで、マフラ３０ａの外観に影響を与えることなく第３部屋３３の周囲の剛性を高め、燃焼ガスの排気脈動による振動や排気漏れの発生等を防ぐことができる。補強部材７０の材質や形状は種々の変形が可能である。

上記したように、本願発明に係る車両の排気装置によれば、マフラの外殻に設けられた水抜き孔の周囲に、水抜き孔の周囲の空気を保持する副室を設けたので、水抜き孔から侵入しようとする外気が副室内に留まりやすく、マフラの内部に拡散することが抑制される。これにより、マフラの内部に外気が侵入して酸素センサのセンサ出力に影響を与えることを防止できる。

なお、車両の形態、マフラの形状や内部構造、水抜き孔の大きさや配設位置、酸素センサの構造や配設位置、覆い部材の形状や材質、副室の形状、膨出部および連通路の形状等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。例えば、覆い部材はマフラ外殻に対して締結部材等によって固定したり、マフラの外殻と一体成形してもよい。本発明に係る車両の排気装置は、自動二輪車に限られず、三輪車や四輪車等の種々の車両に適用することが可能である。

１…自動二輪車（車両）、１３…エンジン（内燃機関）、３０…マフラ、３４…外殻、４３…酸素センサ、４５…水抜き孔、５０，６０…覆い部材、５２，６２…フランジ部、５４，６４…副室、５５，６５…膨出部、５６，６６…連通路、３１，３２，３３…第１，第２，第３部屋、４１，４２…第１，第２隔壁、Ａ…マフラの最下端部

Claims (5)

1. 車両（１）の内燃機関（１３）が生じる燃焼ガスの排出音を低減するマフラ（３０）を有する車両の排気装置において、
   前記マフラ（３０）の内部に酸素センサ（４３）が設けられており、
   前記マフラ（３０）の外殻（３４）に貫通孔としての水抜き孔（４５）が設けられており、
   前記マフラ（３０）に、前記水抜き孔（４５）の周囲の空気を保持する副室（５４，６４）が設けられており、
   前記副室（５４）が、前記マフラ（３０）の内側に設けられており、
   前記副室（５４）が、前記水抜き孔（４５）の貫通方向に膨出する膨出部（５５）と、該膨出部（５５）と前記マフラ（３０）の内部を連通する小径の連通路（５６）とを有し、
   前記連通路（５６，６６）が、前記膨出部（５５，６５）の車体後方側に向けて配設されていることを特徴とする車両の排気装置。
2. 車両（１）の内燃機関（１３）が生じる燃焼ガスの排出音を低減するマフラ（３０）を有する車両の排気装置において、
   前記マフラ（３０）の内部に酸素センサ（４３）が設けられており、
   前記マフラ（３０）の外殻（３４）に貫通孔としての水抜き孔（４５）が設けられており、
   前記マフラ（３０）に、前記水抜き孔（４５）の周囲の空気を保持する副室（５４，６４）が設けられており、
   前記副室（６４）が、前記マフラ（３０）の外側に設けられており、
   前記副室（６４）が、前記水抜き孔（４５）の貫通方向に膨出する膨出部（６５）と、該膨出部（６５）と前記マフラ（３０）の外部を連通する小径の連通路（６６）とを有し、
   前記連通路（５６，６６）が、前記膨出部（５５，６５）の車体後方側に向けて配設されていることを特徴とする車両の排気装置。
3. 車両（１）の内燃機関（１３）が生じる燃焼ガスの排出音を低減するマフラ（３０）を有する車両の排気装置において、
   前記マフラ（３０）の内部に酸素センサ（４３）が設けられており、
   前記マフラ（３０）の外殻（３４）に貫通孔としての水抜き孔（４５）が設けられており、
   前記マフラ（３０）に、前記水抜き孔（４５）の周囲の空気を保持する副室（５４，６４）が設けられており、
   前記マフラ（３０）の内部が、複数の隔壁（４１，４２）によって複数の部屋（３１，３２，３３）に区画されており、
   前記水抜き孔（４５）は、前記酸素センサ（４３）が設けられた部屋（３３）から燃焼ガス経路において最も離間した部屋（３１）に設けられていることを特徴とする車両の排気装置。
4. 前記水抜き孔（４５）は、車体側面視で、前記マフラ（３０）の最下端部（Ａ）に設けられていることを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれかに記載の車両の排気装置。
5. 前記副室（５４，６４）が、前記マフラ（３０）の外殻（３４）に覆い部材（５０，６０）を固定することで形成されることを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれかに記載の車両の排気装置。

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