JP7031242B2 - 車両用の排気構造 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンからの排気ガスを放出する車両用の排気構造に関する。

車両に搭載されたエンジンは、排気ガスを放出するための排気構造を有する（特許文献１）。排気構造は、例えば、排気ガスを浄化する触媒を収容する触媒ケースや、消音器（マフラー）のような複数の装置を含む。特許文献１に記載された排気構造では、排気ガスは、エンジンから、排気ガスを浄化する触媒コンバータ（触媒ケース）、排気微粒子除去装置、消音器をこの順位に経て、車両の後方へ排出される。

特開２００５－１５５４４０号

エンジンには多数の設備が取り付けられているため、特許文献１に記載されているように、取付スペースの観点から、触媒コンバータが排気系に設置されることがある。また、排気ガスをより浄化させるため、排気系に触媒ケースを直列に複数並んで設けることも考えられる。

しかしながら、取付スペースの観点から、複数の触媒ケースの設置位置には制約が生じる。その一方で、触媒ケース内の触媒の活性化という観点から、エンジンの運転中に、触媒ケースは比較的高温に維持されることが望ましい。

したがって、省スペースに配置することが可能であり、かつ排気構造内の触媒をより活性化し易い車両用の排気構造が望まれる。

一態様に係る車両用の排気構造は、車両の前後方向に延びる一対のサイドフレームと、前記前後方向に沿ったクランク軸を有し、前記一対のサイドフレームどうしの間に設けられたエンジンと、前記エンジンに連結され、前記クランク軸と同軸上の入力軸を有する変速機と、前記エンジンからの排気ガスを放出する排気管と、を備え、前記排気管は、第１触媒を収容する第１触媒ケースと、第２触媒を収容する第２触媒ケースと、を有し、前記第１触媒ケースと前記第２触媒ケースは、前記前後方向に沿って並んでおり、前記第１触媒ケース及び前記第２触媒ケースは、前記入力軸よりも上方又は下方にずれて配置されている。

第１触媒ケース及び第２触媒ケースは、変速機の入力軸よりも上方又は下方にずれて配置されているため、第１触媒ケース及び第２触媒ケースをより変速機に近い位置に配置することができる。これにより、第１触媒ケース及び第２触媒ケースは、変速機からの熱を受けるため、エンジンの動作中に比較的高温に保たれ易い。したがって、省スペースに配置可能であり、かつ第１触媒ケース及び第２触媒ケース内の触媒をより活性化し易い車両用の排気構造が実現可能となる。第１触媒ケース及び第２触媒ケースが変速機に近い位置に配置されると、エンジンのクランク軸、すなわち変速機の入力軸を中心とした揺動（振動）に対する第１触媒ケース及び第２触媒ケースの振れ幅が小さくなる。そのため、排気構造の耐久性を向上させることもできる。

図１は、一実施形態に係る車両の外観図である。 図２は、デッキが取り外された車両の部分的上面図である。 図３は、デッキが取り外された車両の部分的側面図である。 図４は、エンジン、変速機、排気構造付近の拡大上面図である。 図５は、エンジン、変速機、排気構造付近の拡大側面図である。 図６は、図４のＡ－Ａ方向矢視断面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。本文中の「上」、「下」、「前」、「後」、「左」及び「右」は、車両に搭乗した運転者から見た方向である。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがあることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法等は、以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略することがある。

図１は、一実施形態に係る車両の外観図である。図２は、デッキが取り外された車両の部分的上面図である。図３は、デッキが取り外された車両の部分的側面図である。図４は、エンジン１、変速機６、排気構造付近の拡大上面図である。図５は、エンジン１、変速機６、排気構造付近の拡大側面図である。図６は、図４のＡ－Ａ方向矢視断面図である。

図１、２、３において、車両１００は、キャビン１１０と、一対のサイドフレーム１１，１２と、一対のサイドフレーム１１，１２上に設けられたデッキ１２０と、を有していてよい。キャビン１１０は、乗員を収容する室である。一対のサイドフレーム１１，１２は、車両１００の前後方向に延びている。一対のサイドフレーム１１，１２は、左右方向に延びるクロスメンバによって互いに連結されていてよい。

車両１００は、エンジン１と、変速機６と、エンジン１からの排気ガスを放出する排気管２０と、を備えている。エンジン１は、前後方向に沿ったクランク軸６２を有し、一対のサイドフレーム１１，１２どうしの間に設けられている。エンジン１と変速機６は、不図示の弾性部材を介して車体に懸架されていてよい。

本実施形態において、エンジン１は、車両１００の前部に設けられている。エンジン１は、燃料を燃焼させて動力を取り出す内燃機関であってよい。本実施形態では、内燃機関は、サイドフレーム１１，１２間に配置された直列４気筒エンジンであってよい。

エンジン１は、それぞれの気筒ごとに、不図示の吸気口及び不図示の排気口を有する。吸気口は、エンジン１の燃焼室に空気を導入するためのポートであり、吸気マニホールド５と連結されている。排気口は、燃焼室から排気ガスを排出するためのポートであり、排気管２０を構成する排気マニホールド２と連結されている。吸気口と排気口は、不図示の気筒を挟んで互いに対向するように配置されていてよい。

本実施形態では、エンジン１は、排気ガスを放出する排気管２０が取り付けられる取り付け面７０を有している。取り付け面７０は、斜め下方に向けられていることが好ましい。より具体的には、エンジン１は、吸気口が概ねの上方を向き、かつ排気口が概ね下方を向くように、配置される。

変速機６は、エンジン１に連結され、クランク軸６２と同軸上の入力軸６４を有する。また、変速機６は、入力軸６４と平行で別軸に配置される不図示のカウンタ軸と、入力軸６４と同軸上に離れて配置される不図示の出力軸と、を有していてよい。車両の前後方向における変速機６の前端部は、エンジン１と変速機６の合わせ面によって規定される。また、車両の前後方向における変速機６の後端部は、変速機６と後述するプロペラシャフト７の連結部によって規定される。

変速機６は入力軸６４を中心とした円筒形状の変速機ケースを有していてよい。この場合、車両１００の左右方向における変速機ケースの幅は、入力軸６４と同じ高さ位置で最大となる。

車両１００は、変速機６の出力軸と連結するプロペラシャフト７を有していてよい。プロペラシャフト７は、リヤデファレンシャル装置８と連結している。リヤデファレンシャル装置８に一対のドライブシャフト３が連結している。一対のドライブシャフト３は、左右の駆動輪とそれぞれ連結している。エンジン１、変速機６及びプロペラシャフト７は、この順に車両の前方から後方に向かって並んでいる。

エンジン１の動力は、変速機６の入力軸６４に伝達する。入力軸６４上の駆動ギヤとカウンタ軸上の従動ギヤとが噛合うことによってエンジン１の動力は、カウンタ軸に伝達する。さらに、カウンタ軸上の出力ギヤと出力軸上の入力ギヤとが噛合うことによって、変速機６の入力軸６４に入力された動力は出力軸に伝達する。さらに、出力軸に伝達された動力は、プロペラシャフト７を介してリヤデファレンシャル装置８に伝達する。リヤデファレンシャル装置８に伝達した動力は、一対のドライブシャフト３を介して駆動輪に伝達する。これにより、駆動輪が回転し、車両１００が走行する。

排気管２０は、エンジン１に取り付けられた排気マニホールド２から、排気ガスを外気に排出する末端の配管までの排気ガスの通路を構成する部品である。排気管２０は、エンジン１の取り付け面７０から、変速機６の側方を通って前後方向に延びており、車両１００の後方に排気ガスを放出する。

排気管２０は、前述した排気マニホールド２、第１排気ガス浄化装置３０、第２排気ガス浄化装置４０及び消音器４を含んでいてよい。消音器４は、第１排気ガス浄化装置３０及び第２排気ガス浄化装置４０よりも下流に設けられていてよい。排気管２０は、排気マニホールド２から消音器４までの間で、車体のいずれかの部分に懸架されている。

第１排気ガス浄化装置３０及び第２排気ガス浄化装置４０は、排気マニホールド２の下流側に設けられている。また、第２排気ガス浄化装置４０は、第１排気ガス浄化装置３０よりも下流側に設けられている。

第１排気ガス浄化装置３０は、第１触媒３３を収容する第１触媒ケース３２を備えている。第２排気ガス浄化装置４０は、第２触媒４３を収容する第２触媒ケース４２を備えている。

第１排気ガス浄化装置３０は、第１触媒ケース３２へ排気ガスを導入する第１入口管３５と、第１触媒ケース３２から排気ガスを導出する第１出口管３６と、を有する。第１入口管３５は、排気マニホールド２と連結されている。第１入口管３５と排気マニホールド２との間の連結部は、概ねエンジン１の後端部付近に位置していてよい。

第２排気ガス浄化装置４０は、第２触媒ケース４２へ排気ガスを導入する第２入口管４５と、第２触媒ケース４２から排気ガスを導出する第２出口管４６と、を有する。消音器４は、消音器４へ排気ガスを導入する第３入口管４９を有する。第２入口管４５は、第１出口管３６と連結されている。第２出口管４６は、第３入口管４９を介して消音器４と接続されていてよい。

第１触媒３３及び第２触媒４３は、排気ガスの有害成分を無害成分に変化させる浄化機能を備えている。第１触媒３３及び第２触媒４３は、例えば、排気ガス中の一酸化炭素、炭化水素及び窒素酸化物のような成分を、二酸化炭素、水及び窒素のような成分に変化させる三元触媒であってよい。このような触媒は、一般的に、常温よりも高い温度により活性化することが知られている。一例として、前述した三元触媒は、例えば２００℃～３００℃の温度で活性化する。したがって、エンジン１の動作中に第１触媒３３及び第２触媒４３を加温させることが望ましい。

図５において、第１触媒ケース３２と第２触媒ケース４２は、車両の前後方向に沿って並んでおり、第１触媒ケース３２及び第２触媒ケース４２は、変速機６の入力軸６４よりも上方又は下方にずれて配置されていることが好ましい。より好ましくは、第１触媒ケース３２は、変速機６の入力軸６４よりも上方にずれて配置されており、第２触媒ケース４２は、変速機６の入力軸６４よりも下方にずれて配置されている。具体的には、第１触媒ケース３２の重心が、変速機６の入力軸６４よりも上方に配置されており、第２触媒ケース４２の重心が、変速機６の入力軸６４よりも下方に配置されていてよい。

第１触媒ケース３２及び第２触媒ケース４２は、変速機６の入力軸６４よりも上方又は下方にずれて配置されているため、変速機６が最大幅になる入力軸６４と同じ高さ位置を避けることができ、第１触媒ケース３２及び第２触媒ケース４２をより変速機６に近い位置に配置することができる。これにより、第１触媒ケース３２及び第２触媒ケース４２は、変速機６からの熱を受けるため、エンジン１の動作中に比較的高温に保たれ易い。したがって、省スペースに配置することができ、かつ第１触媒ケース３２及び第２触媒ケース４２内の触媒をより活性化し易い車両用の排気構造を実現することができる。

さらに、エンジン１の動作中に、エンジン１はクランク軸６２、すなわち変速機６の入力軸６４を中心に揺動することが知られている。このエンジン１の揺動により、エンジン１に接続された部材も揺動する。第１触媒ケース３２及び第２触媒ケース４２が変速機６に近い位置に配置されると、揺動中心からの距離が短くなるため、エンジン１のクランク軸６２、すなわち変速機６の入力軸６４を中心とした揺動（振動）に対する第１触媒ケース３２及び第２触媒ケース４２の振れ幅が小さくなる。そのため、排気構造の耐久性を向上させることもできる。

また、第１触媒ケース３２と第２触媒ケース４２が上下にずれて配置されていれば、第２触媒ケース４２を前方に寄せて配置することができる。したがって、排気構造を省スペースに配置することができる。さらに、第２触媒ケース４２をより変速機６に近い位置に配置することができる。そのため、第２触媒ケース４２は、変速機６からの熱を受けやすくなり、エンジン１の動作中により高温に保たれ易い。

図５において、第１触媒ケース３２の少なくとも一部と第２触媒ケース４２の少なくとも一部は、前後方向に直交する左右方向から見て、変速機６と重なる範囲内に設けられていることが好ましい。これにより、第１触媒ケース３２と第２触媒ケース４２は、変速機６からの熱を受けやすくなるため、エンジン１の動作中により高温に保たれ易い。

図６において、第１触媒ケース３２の少なくとも一部と第２触媒ケース４２の少なくとも一部は、前後方向から見て、エンジン１と重なる範囲内に設けられていることがより好ましい。これにより、車両１００の走行中に、走行風が、エンジン１に遮られて、第１触媒ケース３２及び第２触媒ケース４２に当たり難くなるとともに、エンジン１からの放射熱が第１触媒ケース３２及び第２触媒ケース４２に当たり易くなる。したがって、第１触媒ケース３２と第２触媒ケース４２は、エンジン１の動作中により高温に保たれ易い。

図４において、第１触媒ケース３２は、第１触媒ケース３２の下流側が第１触媒ケース３２の上流側よりも入力軸に近くなるように傾斜していることがより好ましい。これにより、第１触媒ケース３２を変速機６により近づけて配置することができる。したがって、第１触媒ケース３２は、変速機６からの熱をより受けやすくなり、エンジン１の動作中により高温に保たれ易い。また、エンジン１のクランク軸６２、すなわち変速機６の入力軸を中心とした揺動（振動）に対する第１触媒ケース３２の振れ幅が小さくなり、排気構造の耐久性をより向上させることができる。

また、第１触媒ケース３２の下流側が第１触媒ケース３２の上流側よりも入力軸に近くなるように傾斜していることにより、第１出口管３６が変速機６に近づくため、第１出口管３６の下流側の第２触媒ケース４２も変速機６に近づくことができる。これにより、第２触媒ケース４２も変速機６からの熱を受けやすくなり、エンジン１の動作中により高温に保たれ易くなる。

図４において、排気管２０は、保持部７２を介して変速機６に保持されていることが好ましい。より好ましくは、保持部７２は、金属のような熱伝導材料を含む。これにより、変速機６で発生した熱が保持部７２を通って排気管２０に伝わり易くなる。したがって、第１触媒ケース３２と第２触媒ケース４２は、変速機６からの熱を受けやすくなり、エンジン１の動作中により高温に保たれ易くなる。

保持部７２は、第１触媒ケース３２の、第１触媒３３と対向する位置に固定されている。より好ましくは、保持部７２は、第１触媒ケース３２の内の第１触媒３３の最も下流側の部分と対向する位置に固定されている。これにより、変速機６で発生した熱は、保持部を通って、第１触媒ケース３２の第１触媒３３と対向する位置に伝わる。エンジン１の動作中に第１触媒３３を高温に維持し易くなる。

また、第１触媒３３の上流側の部分は高温の排気ガスに晒されるが、第１触媒３３の下流側の部分は、第１触媒３３の上流側の部分よりは比較的低温の排気ガスに晒される。そのため、熱を伝える保持部７２を、第１触媒ケース３２の内の第１触媒３３の最も下流側の部分と対向する位置に固定させることで、第１触媒３３を全体的に高温に維持され易くなる。

図５において、第１触媒ケース３２と第２触媒ケース４２は、第１出口管３６と第２入口管４５とによって互いに連通しており、第１出口管３６と第２入口管４５の少なくとも一方は、第１触媒ケース３２と第２触媒ケース４２との間の距離が、第１出口管３６と第２入口管４５の両方により規定される流路長よりも短くなるように、屈曲している。これにより、第１触媒ケース３２と第２触媒ケース４２とを連結する管（第１出口管３６及び第２入口管４５）の長さを短くすることなく、第１触媒ケース３２と第２触媒ケース４２との間の直線距離を短くすることができる。したがって、第１触媒ケース３２と第２触媒ケース４２の両方を、左右方向から見て変速機６と重なる領域に配置し易くなる。

第１出口管３６と第２入口管４５とを接続する接続部は、第１フランジ５１と、第２フランジ５２と、第１フランジ５１と第２フランジ５２との間のシール部材３８と、を有していてよい。シール部材３８は、左右方向から見て入力軸６４と重なる位置に配置されており、第１出口管３６と第２入口管４５とは、シール部材３８を介して互いに揺動可能に構成されていることが好ましい。これにより、第１触媒ケース３２と第２触媒ケース４２のそれぞれの入力軸６４まわりの揺動が吸収され易く、いずれか一方に応力が集中することを抑制することができる。

特に、第１触媒ケース３２は、排気マニホールド２を介してエンジン１に固定されており、第２触媒ケース４２は、第２出口管４６及び第３入口管４９を介して消音器４に固定されている。そのため、第１触媒ケース３２と第２触媒ケース４２とが、互いに揺動可能に連結されていることで、排気構造の耐久性を向上させることができる。

また、第２出口管４６と第３入口管４９とを接続する接続部は、第１出口管３６と第２入口管４５とを接続する接続部と同様の機械的構造を有するものであってよい。

以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

上記態様によれば、省スペースに配置することが可能であり、かつ排気構造内の触媒をより活性化し易い車両用の排気構造を提供することができる。

１ エンジン
４ 消音器
６ 変速機
７ プロペラシャフト
１１，１２ サイドフレーム
２０ 排気管
３０ 第１排気ガス浄化装置
３２ 第１触媒ケース
３３ 第１触媒
３８ シール部材
４０ 第２排気ガス浄化装置
４２ 第２触媒ケース
４３ 第２触媒
７０ 取り付け面

Claims (6)

1. 車両用の排気構造であって、
   車両の前後方向に延びる一対のサイドフレームと、
   前記前後方向に沿ったクランク軸を有し、前記一対のサイドフレームどうしの間に設けられたエンジンと、
   前記エンジンに連結され、前記クランク軸と同軸上の入力軸を有する変速機と、
   前記エンジンからの排気ガスを放出する排気管と、を備え、
   前記排気管は、第１触媒を収容する第１触媒ケースと、第２触媒を収容する第２触媒ケースと、を有し、
   前記第１触媒ケースと前記第２触媒ケースは、前記前後方向に沿って並んでおり、
   前記第１触媒ケース及び前記第２触媒ケースは、前記入力軸よりも上方又は下方にずれて配置されており、
   前記排気管は、保持部を介して前記変速機に保持されており、
   前記保持部は、前記第１触媒ケースの、前記第１触媒と対向する位置に固定されている、車両用の排気構造。
2. 車両用の排気構造であって、
   車両の前後方向に延びる一対のサイドフレームと、
   前記前後方向に沿ったクランク軸を有し、前記一対のサイドフレームどうしの間に設けられたエンジンと、
   前記エンジンに連結され、前記クランク軸と同軸上の入力軸を有する変速機と、
   前記エンジンからの排気ガスを放出する排気管と、を備え、
   前記排気管は、第１触媒を収容する第１触媒ケースと、第２触媒を収容する第２触媒ケースと、を有し、
   前記第１触媒ケースと前記第２触媒ケースは、前記前後方向に沿って並んでおり、
   前記第１触媒ケース及び前記第２触媒ケースは、前記入力軸よりも上方又は下方にずれて配置されており、
   前記第１触媒ケースと前記第２触媒ケースは、第１出口管と第２入口管とによって互いに連通しており、
   前記第１出口管と前記第２入口管の少なくとも一方は、前記第１触媒ケースと前記第２触媒ケースとの間の距離が、前記第１出口管と前記第２入口管の両方により規定される流路長よりも短くなるように、屈曲しており、
   前記第１出口管と前記第２入口管とを接続するシール部材を有し、
   前記シール部材は、前記前後方向に直交する左右方向から見て前記入力軸と重なる位置に配置されており、
   前記第１出口管と前記第２入口管とは、前記シール部材を介して互いに揺動可能に構成されている、車両用の排気構造。
3. 前記第１触媒ケースは、前記入力軸よりも上方にずれて配置されており、
   前記第２触媒ケースは、前記入力軸よりも下方にずれて配置されている、請求項１又は２に記載の車両用の排気構造。
4. 前記第１触媒ケースの少なくとも一部と前記第２触媒ケースの少なくとも一部は、前記前後方向に直交する左右方向から見て、前記変速機と重なる範囲内に設けられている、請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用の排気構造。
5. 前記エンジンは、前記排気管が取り付けられる取り付け面を有し、
   前記取り付け面は、斜め下方に向けられており、
   前記第１触媒ケースの少なくとも一部と前記第２触媒ケースの少なくとも一部は、前記前後方向から見て、前記エンジンと重なる範囲内に設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用の排気構造。
6. 前記第１触媒ケースは、前記第２触媒ケースよりも上流側に設けられており、
   前記第１触媒ケースは、前記第１触媒ケースの下流側が前記第１触媒ケースの上流側よりも前記入力軸に近くなるように傾斜している、請求項４に記載の車両用の排気構造。

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