WO2022190946A1 - エンジンの排気構造 - Google Patents

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WO2022190946A1
WO2022190946A1 PCT/JP2022/008509 JP2022008509W WO2022190946A1 WO 2022190946 A1 WO2022190946 A1 WO 2022190946A1 JP 2022008509 W JP2022008509 W JP 2022008509W WO 2022190946 A1 WO2022190946 A1 WO 2022190946A1
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pipe
exhaust
engine
lead
catalyst
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コヤンデ・クナル・シャンサンダー
久豊 有馬
弘三 鈴木
靖彦 金嶽
洋史 加藤
章雄 藤木
友之 竹下
和輝 相澤
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カワサキモータース株式会社
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    • F01N2590/04—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for motorcycles
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust structure equipped with a catalytic converter that purifies engine exhaust.
  • Some engine exhaust structures are provided with a catalytic converter for purifying the exhaust in the exhaust passage (for example, Patent Document 1).
  • An object of the present invention is to provide an engine exhaust structure that can prevent deterioration of a catalytic converter.
  • an engine exhaust structure is an exhaust structure including a catalytic converter for purifying engine exhaust, comprising: a catalytic tube housing the catalytic converter;
  • the outlet pipe has a closed downstream end and a plurality of discharge holes formed in a peripheral wall of the outlet pipe.
  • the exhaust is discharged from the plurality of discharge holes formed in the peripheral wall of the lead-out pipe and introduced into the catalyst pipe.
  • the exhaust gas is introduced into the entire catalytic converter instead of a specific portion at the upstream end of the catalytic converter, the exhaust gas can be purified efficiently. As a result, for example, the loading of the catalytic converter can be reduced.
  • the discharge hole may be formed over the entire peripheral wall in the circumferential direction. According to this configuration, the exhaust is discharged from the entire circumferential direction in the radial direction of the lead-out pipe, so it is possible to prevent the exhaust from being uneven in the circumferential direction. As a result, exhaust gas can be purified efficiently.
  • the axis of the lead-out pipe may be inclined with respect to the axis of the catalyst pipe. According to this configuration, the exhaust can hit a wider area of the upstream end face of the catalytic converter. As a result, exhaust gas can be purified efficiently.
  • the lead-out pipe or the pipe upstream of the lead-out pipe is provided with a curved portion, and the opening area of the discharge hole on the outer side of the curve is set smaller than the opening area of the discharge hole on the inner side of the curve.
  • the inner diameter of the cylindrical catalyst tube may be set larger than the inner diameter of the lead-out tube. According to this configuration, the exhaust gas can be dispersed by the exhaust holes formed in the peripheral wall of the lead-out pipe, and the catalytic converter can be used efficiently while increasing the purification performance by increasing the size of the catalytic converter.
  • the total opening area of the discharge holes may be set larger than the closed outlet area of the lead-out pipe. According to the above configuration, a sufficiently large opening area of the discharge hole is ensured, so that a sufficient amount of exhaust gas is discharged from the discharge hole, and the flow of the exhaust gas is not hindered. As a result, it is possible to prevent a decrease in engine output.
  • the engine may be a single cylinder.
  • a single-cylinder engine has a higher exhaust pressure discharged from one cylinder than a multi-cylinder engine. can prevent certain parts of the body from deteriorating or being damaged.
  • a straddle-type vehicle of the present invention includes the engine exhaust structure of the present invention, an exhaust pipe is connected to the front surface of the engine, and the lead-out pipe is arranged in front of the engine. According to this configuration, the exhaust pressure is high because the lead-out pipe is located in the upstream portion of the exhaust passage, but the exhaust gas is dispersed by the exhaust hole, so that a specific portion of the catalytic converter deteriorates or is damaged. can prevent
  • FIG. 1 is a side view showing a motorcycle, which is a kind of saddle type vehicle, provided with an engine exhaust structure according to a first embodiment of the present invention; It is a longitudinal cross-sectional view showing the same exhaust structure. It is the perspective view which showed the principal part of the exhaust structure which partially broke. It is a cross-sectional view showing a main part of the same exhaust structure. It is an expanded view of the derivation
  • FIG. 1 is a side view showing a motorcycle, which is a kind of saddle-riding type vehicle having an engine exhaust structure according to the first embodiment of the present invention.
  • the body frame FR of the motorcycle of this embodiment has a main frame 1 forming a front half and a rear frame 2 forming a rear half.
  • the main frame 1 extends obliquely downward rearward from a head pipe 4 at the front end, then curves downward and extends vertically.
  • the rear frame 2 extends rearward from the rear portion of the main frame 1 .
  • a front fork 6 is supported by the head pipe 4 via a steering shaft (not shown), and a front wheel (not shown) is supported on the lower end of the front fork 6 .
  • a handle 8 is attached to the upper end of the front fork 6 .
  • a swing arm bracket 12 is provided at the rear end of the main frame 1 .
  • a swing arm 14 is supported by the swing arm bracket 12 so as to be vertically swingable.
  • a rear wheel 16 is attached to the rear end of the swing arm 14 .
  • An engine E which is a driving source, is attached below the main frame 1 and in front of the swing arm bracket 12 .
  • the engine E drives the rear wheels 16 via a power transmission member (not shown) such as a chain.
  • a fuel tank 18 is arranged on the upper part of the main frame 1, and a seat 20 on which an operator sits is attached to the rear frame 2.
  • the engine E of this embodiment is an air-cooled single-cylinder engine.
  • the type of engine is not limited to this, and may be a water-cooled engine or a multi-cylinder engine such as a two-cylinder engine or a four-cylinder engine.
  • the engine E has a crankcase 22 rotatably supporting a crankshaft 21 , a cylinder 24 projecting upward from the crankcase 22 , and a cylinder head 26 connected to the upper portion of the cylinder 24 .
  • the crankshaft 21 extends in the vehicle width direction (horizontal direction).
  • An intake device IS is connected to an intake port 26a on the rear surface of the cylinder head 26.
  • the intake device IS takes in outside air as intake air, sprays fuel to generate an air-fuel mixture, and supplies the air-fuel mixture to the engine E.
  • An exhaust pipe 28 is connected to an exhaust port 26b on the front surface of the cylinder head 26.
  • the exhaust pipe 28 extends downward in the front region of the engine E, then curves rearward, extends rearward on the lower right side of the engine E, and is connected to the muffler 30 .
  • the muffler 30 is arranged behind the engine E and on the right side of the rear wheel 16 to release the exhaust G.
  • the muffler 30 weakens the exhaust energy and reduces the exhaust noise emitted to the outside.
  • the exhaust pipe 28 and the muffler 30 constitute an exhaust system ED for the engine E. As shown in FIG.
  • the engine E is arranged between the front wheels and the rear wheels 16 in the longitudinal direction and below the fuel tank 18 . Also, the engine E is arranged forward of the swing arm bracket 12 . As described above, the engine E discharges exhaust toward the front of the vehicle body by arranging the exhaust port 26b facing forward.
  • the exhaust pipe 28 is connected to the front exhaust port 26b of the engine E and guides the exhaust G to the muffler 30 at the rear, as described above. Therefore, the exhaust pipe 28 is curved in a substantially U-shape. That is, the exhaust pipe 28 extends forward from the exhaust port 26b, then bends downward to direct the flow of the exhaust gas downward, and then bends backward to direct the flow of the exhaust gas rearward. curved and elongated. In other words, the exhaust pipe 28 curves downward from the front at the first curved portion 35 and curves backward from the bottom at the second curved portion 40 .
  • catalytic converters 31 and 32 are provided to purify predetermined harmful components contained in the exhaust G.
  • the catalytic converters 31 and 32 use a three-way catalyst that purifies a specific component through an oxidation/reduction reaction of the exhaust gas G after combustion.
  • the catalyst units 31 and 32 are housed in a catalyst pipe 34 forming part of the exhaust pipe 28 .
  • the catalyst tube 34 has a curved cylindrical shape.
  • the catalyst units 31 and 32 are arranged in the catalyst pipe 34 with a space therebetween in the flow direction of the exhaust gas.
  • the number of catalyst units 31 and 32 may be one, or three or more.
  • the upstream catalyst unit 31 will be referred to as the first catalyst unit 31, and the downstream catalyst unit 32 will be referred to as the second catalyst unit 32.
  • a portion of the exhaust pipe 28 on the upstream side of the first catalyst unit 31 is called an exhaust pipe upstream portion 36
  • a portion of the exhaust pipe 28 on the downstream side of the second catalyst unit 32 is called an exhaust pipe downstream portion 38 .
  • the exhaust G flows into the catalyst pipe 34 from the exhaust pipe upstream portion 36 . That is, the exhaust pipe upstream portion 36 has an upstream end connected to the exhaust port 26 b and a downstream end connected to the catalyst pipe 34 .
  • the exhaust gas G that has passed through the catalyst pipe 34 flows into the muffler 30 from the exhaust pipe downstream portion 38 . That is, the exhaust pipe downstream portion 38 communicates the catalyst pipe 34 and the muffler 30 .
  • the exhaust pipe downstream portion 38 extends straight rearward.
  • each of the catalyst units 31 and 32 is composed of a metal honeycomb catalyst in which a catalyst substance is supported on a metallic honeycomb structure (catalyst carrier).
  • the catalyst units 31 and 32 are not limited to metal honeycomb catalysts.
  • Each of the catalyst units 31 and 32 is formed of a straight tube (non-curved shape) having a straight center line.
  • each catalyst unit 31, 32 is formed in a cylindrical shape. The lengths of the catalyst units 31 and 32 in the exhaust flow direction may be the same or different.
  • the catalyst pipe 34 is bent through the second curved portion 40, and the catalyst units 31 and 32 are arranged upstream and downstream of the exhaust pipe 28 with the second curved portion 40 interposed therebetween. placed respectively. Accordingly, one catalyst unit 31 is arranged upstream of the second curved portion 40 and the other catalyst unit 32 is arranged downstream of the second curved portion 40 .
  • the catalyst tube 34 may be a straight tube without the second curved portion 40, and the catalyst units 31 and 32 are arranged on one side (for example, upstream) of the second curved portion 40. may be The first catalyst unit 31 is arranged in front of the lower part of the engine E. As shown in FIG.
  • the first catalyst unit 31 is formed to have a cross-sectional area, that is, a passage area larger than that of the exhaust pipe upstream portion 36 .
  • the inner diameter D1 of the catalyst pipe 34 is set larger than the inner diameter D2 of the exhaust pipe upstream portion 36 .
  • the inner diameter D1 of the catalyst tube 34 is at least twice the inner diameter D2 of the exhaust pipe upstream portion 36 (D1 ⁇ D2 ⁇ 2).
  • the inner diameter D1 of the catalyst pipe 34 may be set to be less than twice the inner diameter D2 of the exhaust pipe upstream portion 36 and larger than D2 (D2 ⁇ D1 ⁇ D2 ⁇ 2).
  • the exhaust pipe upstream portion 36 and the catalyst pipe 34 having different outer diameters are connected via a tapered pipe 42 .
  • the tapered pipe 42 has an upstream end connected to the exhaust pipe upstream portion 36 and a downstream end connected to the catalyst pipe 34, and the passage area gradually increases toward the downstream.
  • the exhaust pipe upstream portion 36 is composed of a double pipe.
  • a double pipe is formed by an inner pipe 36a connected to the exhaust port 26b through which the exhaust gas flows, and an outer pipe 36b formed concentrically with the inner pipe 36a to form a space between the inner pipe 36a and the inner pipe 36a. It is configured.
  • a double pipe connects the exhaust port 26b and the tapered pipe 42 . Exhaust gas passes through the inner tube 36a and does not flow between the inner tube 36a and the outer tube 36b. That is, the inner diameter of the exhaust pipe upstream portion 36 corresponds to the inner diameter of the inner pipe 36a.
  • An exhaust gas sensor 44 that detects components in exhaust gas is provided upstream of the first catalyst unit 31 in the exhaust pipe 28 .
  • the exhaust gas sensor 44 is provided on the tapered pipe 42 . More specifically, the exhaust gas sensor 44 is provided at the inner portion of the tapered tube 42 in the vehicle width direction.
  • an oxygen sensor is used as the exhaust gas sensor 44 . With this configuration, the exhaust gas from the exhaust hole 50 can be sufficiently applied to the exhaust gas sensor 44 . Therefore, the exhaust gas sensor 44 can detect components more accurately.
  • the exhaust gas sensor 44 extends upward from the tapered pipe 42 while being inclined inward in the vehicle width direction.
  • the exhaust gas sensor 44 has a cylindrical shape, and in this embodiment, the axial center AX is inclined inward in the vehicle width direction with respect to the outer peripheral surface of the tapered tube 42 at an acute angle.
  • the centerline C1 of the upstream end of the exhaust pipe upstream portion 36 is configured to be inclined with respect to the centerline C2 of the first catalyst unit 31 .
  • the center line C1 of the upstream end of the exhaust pipe upstream portion 36 is inclined rearward as it progresses downward.
  • the inclination angle ⁇ of the center line C1 of the upstream end of the exhaust pipe upstream portion 36 with respect to the center line C2 of the first catalyst unit 31 is, for example, 30 to 40 degrees.
  • intersection point G1 where the center line C1 of the upstream end of the exhaust pipe upstream portion 36 intersects the center line C2 of the first catalyst unit 31 is on the honeycomb structure upstream end surface of the first catalyst unit 31. or is set in the neighboring area.
  • a lead-out pipe 46 is provided at the downstream end of the exhaust pipe upstream portion 36 .
  • the outlet pipe 46 guides the exhaust gas G from the engine E to the catalyst pipe 34 .
  • the lead-out pipe 46 is, for example, a cylindrical pipe member.
  • the lead-out pipe 46 is made of a heat-resistant material (eg, austenitic stainless steel SUS304). However, the material of the lead-out tube 46 is not limited to this.
  • the outlet pipe 46 has an inner peripheral surface of its upstream end portion 46a welded to the outer peripheral surface of the downstream end of the inner pipe 36a of the exhaust pipe upstream portion 36 over the entire circumference. Furthermore, an annular ring member 45 is welded to the outer peripheral surface of the upstream end portion 46a of the lead-out pipe 46, and the inner peripheral surface of the downstream end portion of the outer pipe 36b of the exhaust pipe upstream portion 36 and the tapered ring member 45 are welded to the outer peripheral surface of the ring member 45.
  • the inner peripheral surface of the upstream end of tube 42 is fixed by welding.
  • the connection structure of the lead-out tube 46 is not limited to this.
  • the inner diameter D2 of the exhaust pipe upstream portion 36 and the inner diameter D3 of the outlet pipe 46 are configured to have the same diameter. Therefore, the inner diameter D1 of the catalyst tube 34 in FIG. 2 is set larger than the inner diameter D3 of the lead-out tube 46 . It is preferable that the inner diameter D1 of the catalyst tube 34 is at least twice the inner diameter D3 of the lead-out tube 46 (D1 ⁇ D3 ⁇ 2). However, the inner diameter D2 of the exhaust pipe upstream portion 36 and the inner diameter D3 of the outlet pipe 46 may be different.
  • the axis C3 of the lead-out pipe 46 coincides with the axis C1 of the downstream end of the exhaust pipe upstream portion 36 . Therefore, the axis C3 of the lead-out pipe 46 is inclined with respect to the centerline C2 of the first catalyst unit 31 . In other words, the axis C3 of the lead-out tube 46 is inclined with respect to the axis C2 of the inlet of the catalyst tube 34 . However, the axis C3 of the lead-out pipe 46 and the axis C1 of the downstream end of the exhaust pipe upstream portion 36 do not have to coincide.
  • the downstream end 46b of the lead-out pipe 46 is closed.
  • a closing member 48 is fitted into the opening of the downstream end 46b of the lead-out tube 46 shown in FIG.
  • the closing member 48 is welded to the inner peripheral surface of the downstream end 46b of the outlet tube 46 . That is, the exhaust gas G is not discharged from the downstream end portion 46b of the lead-out pipe 46.
  • the shape of the closing member 48 there is a portion formed in a planar shape and a portion extending in the axial direction. As a result, by being welded to the peripheral surface of the lead-out pipe 46 , it can be firmly fixed to the lead-out pipe 46 . As a result, the closing member 48 is prevented from coming off from the lead-out pipe 46 due to the exhaust pressure.
  • a discharge hole 50 is formed in the peripheral wall 46c of the lead-out pipe 46.
  • the discharge holes 50 are circular punch holes, for example, and are formed in a plurality in the peripheral wall 46 c of the lead-out pipe 46 .
  • the discharge holes 50 may be other than circular, and the shapes of the discharge holes 50 may be different.
  • the discharge hole 50 is formed over the entire peripheral wall 46c in the circumferential direction.
  • the discharge holes 50 are also arranged side by side in the axial direction of the peripheral wall 46c.
  • the discharge holes 50 are arranged in a zigzag pattern and have the same size. However, the size of the discharge holes 50 may be different.
  • a first curved portion 35 is provided on the upstream side of the lead-out pipe 46 in the exhaust pipe 28 of FIG. That is, the total value of the discharge holes 50 is set smaller than the opening area S2 of the discharge holes 50 on the inner side (rear side) of the curve (S1 ⁇ S2).
  • each discharge hole 50 is formed to have the same size, and more discharge holes 50 are provided on the inside than on the outside of the curve.
  • the opening area of each discharge hole 50 may be larger on the outside of the curve and smaller on the inside.
  • the opening area S1 of the discharge hole 50 on the outer side of the curve and the opening area S2 of the discharge hole 50 on the inner side of the curve may be the same.
  • the lead-out pipe 46 of the present embodiment is formed by bending a steel plate 60 having punch holes (discharge holes 50) into a cylindrical shape, and joining both edges 60a, 60a by welding. It is formed by Punch holes are formed in the axial direction of the cylinder except for the joint region W. As shown in FIG. This prevents variations in weld quality in the axial direction. In other words, the joint 62 to be welded does not include the discharge holes 50, so the total opening area of the discharge holes 50 near the joint 62 is reduced.
  • the total opening area S1 of the discharge holes 50 on the outer side of the curve is equal to that of the discharge holes 50 on the inner side of the curve. is smaller than the opening area S2 of .
  • the total St of the opening areas of the discharge holes is at least twice the outlet area S3 of the outlet tube 46 (St ⁇ (2 ⁇ S3)).
  • the relationship between the total opening area St of the discharge holes and the size of the outlet area S3 of the lead-out tube 46 is not limited to this.
  • the exhaust G flows from the exhaust pipe upstream portion 36 into the lead-out pipe 46 and is discharged from the discharge hole 50 of the lead-out pipe 46 .
  • Exhaust gas G discharged from the discharge hole 50 ( FIG. 3 ) is introduced into the first catalyst unit 31 via the tapered pipe 42 .
  • the exhaust gas G is purified while passing through the first catalyst unit 31 .
  • the exhaust G that has passed through the first catalyst unit 31 is introduced into the second catalyst unit 32 via the second curved portion 40 . Since the exhaust gas G is rectified by the first catalyst unit 31 , it is evenly introduced into the second catalyst unit 32 . The exhaust G is further purified as it passes through the second catalyst unit 32 .
  • the exhaust gas G discharged from the second catalyst unit 32 flows into the muffler 30 from the exhaust pipe downstream portion 38, is muffled by the muffler 30, and then is discharged to the outside.
  • the exhaust gas G is discharged from the discharge hole 50 formed in the peripheral wall 46c of the lead-out pipe 46 shown in FIG.
  • the flow direction of the exhaust gas G is deflected from the axial direction of the lead-out pipe 46 to the radial direction, and dispersed and discharged from the plurality of discharge holes 50 . Since the exhaust gas G diffuses in the lead-out pipe 46 in this way, it is possible to prevent the exhaust gas from concentrating on a specific portion of the catalyst.
  • the exhaust gas flows along the axial direction of the outlet pipe 46.
  • the flow direction changes from the axial direction to the radial direction and is distributed in the circumferential direction, and the flow changes again along the tapered tube 42 to the rearward direction.
  • the direction of flow changes twice.
  • concentration of the exhaust gas G is avoided, so it is possible to prevent deterioration of specific portions of the first catalyst unit 31 .
  • the exhaust gas G is dispersedly introduced into the entire upstream end of the first catalyst unit 31, the exhaust gas in the first catalyst unit 31 is more efficient than the exhaust gas G that is introduced intensively into a part of the upstream end.
  • the exhaust gas can be purified efficiently.
  • the amount of catalyst to be carried can be reduced, and the amount of catalyst material required for carrying can be reduced, thereby reducing costs.
  • a discharge hole 50 shown in FIG. 3 is formed over the entire peripheral wall 46c in the circumferential direction.
  • the exhaust gas G is discharged from the entire circumferential direction in the radial direction of the lead-out pipe 46, so that the exhaust gas G can be prevented from being biased in the circumferential direction.
  • the exhaust gas G can be purified efficiently.
  • the axis C3 of the lead-out pipe 46 shown in FIG. 2 is inclined with respect to the axis C1 of the first catalyst unit 31. This makes it easier for the exhaust gas G to flow to the outer region of the curve, and allows the exhaust gas G to flow over a wider area of the upstream end surface of the first catalyst unit 31 than when both axes C1 and C3 are aligned. can be guessed. As a result, the exhaust gas G can be purified efficiently.
  • the centrifugal force causes the exhaust gas G to flow outside (on the front side) of the curve of the first curved portion 35. prone to bias. Specifically, it is difficult for the direction to change due to inertia, and more exhaust gas tends to flow to the outside of the curve.
  • the opening area S1 of the discharge hole 50 in FIG. 3 located on the outside of the curve of the first curved portion 35 is set smaller than the opening area S2 of the discharge hole 50 on the inside of the curve.
  • the inner diameter D1 of the catalyst pipe 34 shown in FIG. 2 is set larger than the inner diameter D2 of the exhaust pipe upstream portion 36 .
  • the exhaust gas G is discharged radially from the discharge hole 50 of the lead-out pipe 46 shown in FIG. .
  • the first catalyst unit 31 can be used efficiently by dispersing the exhaust gas G through the exhaust holes 50 while increasing the purification performance by increasing the size of the first catalyst unit 31 .
  • the exhaust gas G discharged from the discharge hole 50 flows through a region having a passage area larger than that of the exhaust pipe upstream portion 36, thereby reducing the flow velocity. By decreasing the flow velocity in this manner, deterioration of the first catalyst unit 31 can be further suppressed.
  • the total opening area St of the discharge holes 50 is set larger than the exit area S3 of the outlet pipe 46 blocked by the blocking member 48 .
  • the opening area St of the discharge hole 50 having a sufficient size can be ensured, and resistance to the discharge of the exhaust gas G from the discharge hole 50 can be suppressed.
  • the single-cylinder engine E has a higher exhaust pressure than the multi-cylinder engine. Do not concentrate on the As a result, it is possible to prevent specific portions of the first catalyst unit 31 from deteriorating or being damaged.
  • the outlet pipe 46 is located in the upstream portion of the exhaust passage, so that the exhaust pressure is relatively high. According to the above configuration, the exhaust gas G is dispersed by the exhaust hole 50 of FIG. , and deterioration of a specific portion of the first catalyst unit 31 can be prevented.
  • FIG. 6 shows an exhaust structure related to the present invention.
  • a closing member 48A is joined to the tapered tube 42 by welding, and the closing member 48A is provided with a plurality of discharge holes 50A.
  • the exhaust gas G emitted from the exhaust pipe upstream portion 36 hits the entire upstream end surface of the first catalyst unit 31 and does not concentrate on a specific portion. As a result, it is possible to prevent specific portions of the first catalyst unit 31 from deteriorating.
  • the first catalyst unit 31 is arranged in front of the front end of the engine E, more specifically, adjacent to the curved portion, the relatively high-temperature exhaust gas G reaches the first catalyst unit 31. led to. Thereby, the temperature rise of the first catalyst unit 31 can be accelerated, and the purification performance at the time of starting is improved. Thus, even if the first catalyst unit 31 is arranged relatively upstream, the deterioration of the first catalyst unit 31 can be prevented by dispersing the exhaust gas G as in the present invention. As described above, in the present embodiment, it is possible to achieve both improvement in purification performance at the time of starting and prevention of deterioration.
  • the exhaust gas G can be dispersed not only in the circumferential direction but also in the axial direction.
  • the dispersion effect can be enhanced.
  • the exhaust gas G discharged from the discharge hole 50 on the upstream side of the lead-out pipe 46 and flowing in the axial direction interferes with the exhaust gas G discharged on the downstream side and flowing in the axial direction, thereby dissipating the energy of the exhaust gas G. It can be expected that the effect will also be achieved.
  • the exhaust pipe upstream portion 36 is configured as a double pipe and a space is formed between the inner pipe 36a and the outside air, the exhaust gas G passing through the exhaust pipe upstream portion 36 is cooled by the outside air. can be suppressed, and the purification performance at the time of starting can be improved.
  • the catalyst units 31, 32 are formed in a honeycomb shape having a plurality of axially extending passages.
  • the exhaust gas G flowing into the first catalyst unit 31 on the upstream side of the two catalyst units 31 and 32 is dispersed in the radial direction and the circumferential direction.
  • the exhaust gas G that has been rectified by passing through the plurality of passages of the first catalyst unit 31 on the upstream side flows to the second catalyst unit 32 on the downstream side. Therefore, the exhaust gas G is dispersedly introduced into the second catalyst unit 32 as well.
  • the purification effect of not only the first catalyst unit 31 on the upstream side but also the second catalyst unit 32 on the downstream side can be enhanced.
  • the formation of the gap SP between the upstream first catalyst unit 31 and the downstream second catalyst unit 32 facilitates the diffusion of the exhaust gas G in the gap.
  • the purification effect of the catalyst on the downstream side can be further enhanced.
  • the gap between the two catalyst units 31 and 32 is formed in a curved shape. This facilitates diffusion of the exhaust gas G in the gap region. As a result, the exhaust gas G that did not come into contact with the catalyst in the first catalyst unit 31 on the upstream side can easily come into contact with the catalyst in the second catalyst unit 32 on the downstream side. This can further enhance the purification effect.
  • the exhaust structure of the present embodiment not only prevents deterioration of the catalyst unit 31 but also reduces costs by distributing the exhaust over the entire upstream end surface of the catalyst unit 31 and guiding the exhaust. That is, by increasing the area of the catalyst that comes into contact with the exhaust gas G and thereby increasing the purification amount per unit area, it is possible to reduce the amount of catalyst material required for carrying. As a result, the cost of the catalyst unit 31 can be reduced.
  • the present invention is not limited to the above embodiments, and various additions, changes, or deletions are possible without departing from the scope of the present invention.
  • the exhaust pipe upstream portion 36 and the lead-out pipe 46 were configured separately and connected, but the exhaust pipe upstream portion 36 and the lead-out pipe 46 may be configured as a single pipe.
  • a discharge hole 50 is provided at the downstream end of the exhaust pipe upstream portion 36 (outlet pipe 46).
  • the positions of the catalytic converters 31 and 32 are not limited to those in the above embodiment, and they may be provided behind the front end of the engine E.
  • the engine exhaust structure of the present invention can also be applied to a multi-cylinder engine.
  • the engine exhaust structure of the present invention can also be applied to straddle-type vehicles other than motorcycles, such as tricycles and four-wheel buggies. Accordingly, such are also included within the scope of this invention.

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Abstract

エンジン（Ｅ）の排気構造は、エンジン（Ｅ）の排気（Ｇ）を浄化する触媒コンバータ（３１，３２）と、触媒コンバータ（３１，３２）を収納する触媒管（３４）と、触媒管（３４）に排気（Ｇ）を導出する導出管（４６）とを備えている。導出管（４６）は、下流側端が閉塞され、周壁に複数の排出孔（５０）が形成されている。

Description

エンジンの排気構造 関連出願
　この出願は、２０２１年３月８日出願のインド特許出願２０２１１１００９６１０の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
　本発明は、エンジンの排気を浄化する触媒コンバータを備えた排気構造に関するものである。
　エンジンの排気構造において、排気通路に排気を浄化する触媒コンバータを設けたものがある（例えば、特許文献１）。
特開２００６－２０７５７１号公報
　排気の浄化性能を維持するために、触媒コンバータの劣化を防ぐことが望まれる。
　本発明は、触媒コンバータの劣化を防ぐことができるエンジンの排気構造を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係るエンジンの排気構造は、エンジンの排気を浄化する触媒コンバータを備えた排気構造であって、前記触媒コンバータを収納する触媒管と、前記触媒管に排気を導出する導出管とを備え、前記導出管は、下流側端が閉塞され、周壁に複数の排出孔が形成されている。
　この構成によれば、導出管の周壁に形成された複数の排出孔から排気が排出されて、触媒管に導入される。これにより、触媒コンバータの特定の箇所に排気が集中するのを防ぐことができる。その結果、触媒コンバータの特定の箇所が劣化したり、損傷したりするのを防ぐことができる。また、触媒コンバータの上流端の特定の箇所でなく、全体に排気が導入されるので、効率よく排気を浄化できる。その結果、例えば、触媒コンバータの担持量を減らすことができる。
　本発明において、前記排出孔が、前記周壁の周方向の全域にわたって形成されていてもよい。この構成によれば、導出管の径方向に向かって、周方向の全域から排気が排出されるので、排気の周方向における偏りを防ぐことができる。これにより、効率よく排気を浄化できる。
　本発明において、前記導出管の軸心が、前記触媒管の軸心に対して傾斜していてもよい。この構成によれば、触媒コンバータの上流側端面のより広い面積に排気を当てることができる。その結果、効率よく排気を浄化できる。
　本発明において、前記導出管または前記導出管よりも上流側の配管に湾曲部分が設けられ、湾曲の外側の前記排出孔の開口面積が湾曲の内側の前記排出孔の開口面積よりも小さく設定されていてもよい。この構成によれば、排気通路のレイアウト上の必要性から、排気通路が湾曲している場合でも、湾曲による排気の偏りを抑制できる。その結果、効率よく排気を浄化できる。
　本発明において、円筒形の前記触媒管の内径が、前記導出管の内径よりも大きく設定されていてもよい。この構成によれば、触媒コンバータを大形化して浄化性能を上げつつ、導出管の周壁に形成された排出孔により排気を分散させて効率よく触媒コンバータを利用できる。
　本発明において、前記排出孔の開口面積の合計が、前記導出管の閉塞された出口面積よりも大きく設定されていてもよい。上記構成によれば、十分な大きさの排出孔の開口面積が確保されるので、排出孔から十分な量の排気が排出され、排気の流れが阻害されない。これにより、エンジン出力の低下を防ぐことができる。
　本発明において、前記エンジンが単気筒であってもよい。排気量が同じとして比較した場合、単気筒エンジンは、多気筒に比べて１つの気筒から排出される排気圧が大きいが、上記構成によれば、排出孔により排気が分散されるので、触媒コンバータの特定の箇所が劣化したり、損傷したりするのを防ぐことができる。
　本発明の鞍乗型車両は、本発明のエンジンの排気構造を備え、前記エンジンの前面に排気管が接続され、前記導出管が前記エンジンの前方に配置されている。この構成によれば、導出管が排気通路における上流側部分に位置するので排気圧が大きいが、排出孔により排気が分散されるので、触媒コンバータの特定の箇所が劣化したり、損傷したりするのを防ぐことができる。
　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。
　本発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からより明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、本発明の範囲を定めるために利用されるべきでない。本発明の範囲は添付のクレーム（請求の範囲）によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一部分を示す。
本発明の第１実施形態に係るエンジンの排気構造を備えた鞍乗り型車両の一種である自動二輪車を示す側面図である。 同排気構造を示す縦断面図である。 同排気構造の要部を示す一部破断した斜視図である。 同排気構造の要部を示す断面図である。 同排気構造の導出管の展開図である。 本発明に関連するエンジンの排気構造を示す一部破断した斜視図である。
　以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。本明細書において、「右」、「左」は、車両に乗車した運転者から見た「右」、「左」をいう。また、「前」「後」とは、車両の進行方向の「前」「後」をいう。さらに、「上流」「下流」とは、排気の流れ方向の「上流」「下流」をいう。
　図１は、本発明の第１実施形態に係るエンジンの排気構造を備えた鞍乗り型車両の一種である自動二輪車を示す側面図である。本実施形態の自動二輪車の車体フレームＦＲは、前半部を構成するメインフレーム１と、後半部を構成するリヤフレーム２とを有している。メインフレーム１は、前端のヘッドパイプ４から後方斜め下方に延びたのち、下方に湾曲して上下方向に延びている。リヤフレーム２は、メインフレーム１の後部から後方に延びている。
　ヘッドパイプ４に、ステアリングシャフト（図示せず）を介してフロントフォーク６が支持され、このフロントフォーク６の下端部に前輪（図示せず）が支持されている。フロントフォーク６の上端部にハンドル８が取り付けられている。
　メインフレーム１の後端部に、スイングアームブラケット１２が設けられている。スイングアームブラケット１２に、スイングアーム１４が上下揺動自在に支持されている。スイングアーム１４の後端部に、後輪１６が取り付けられている。
　メインフレーム１の下方でスイングアームブラケット１２の前方に、駆動源であるエンジンＥが取り付けられている。エンジンＥにより、チェーンのような動力伝達部材（図示せず）を介して後輪１６が駆動される。メインフレーム１の上部に燃料タンク１８が配置され、リヤフレーム２に操縦者が着座するシート２０が装着されている。
　本実施形態のエンジンＥは、空冷単気筒エンジンである。ただし、エンジンの形式はこれに限定されず、水冷エンジンであってもよく、また、２気筒、４気筒等の多気筒エンジンであってもよい。エンジンＥは、クランク軸２１を回転自在に支持するクランクケース２２と、クランクケース２２から上方に突出するシリンダ２４と、シリンダ２４の上部に連結されたシリンダヘッド２６とを有している。本実施形態では、クランク軸２１は車幅方向（左右方向）に延びている。
　シリンダヘッド２６の後面の吸気ポート２６ａに、吸気装置ＩＳが接続されている。吸気装置ＩＳは、外部の空気を吸気として取り入れ、燃料を噴霧して混合気を生成してエンジンＥに供給する。
　シリンダヘッド２６の前面の排気ポート２６ｂに、排気管２８が接続されている。排気管２８は、エンジンＥの前方領域を下方に延びた後、後方に湾曲し、エンジンＥの右側下方を後方に延びてマフラ３０に接続されている。マフラ３０は、エンジンＥよりも後方で、後輪１６の右側方に配置されて、排気Ｇを放出する。マフラ３０は、排気エネルギーを弱めて、外部に放出される排気音を低減させる。これら排気管２８およびマフラ３０によりエンジンＥの排気装置ＥＤが構成されている。
　エンジンＥは、前輪と後輪１６との前後方向の間であって、燃料タンク１８の下方に配置されている。また、エンジンＥは、スイングアームブラケット１２よりも前方に配置されている。上述したとおり、エンジンＥは、排気ポート２６ｂが前方に向いて配置されることで、排気を車体前方に向かって排出する。
　つぎに、本実施形態のエンジンＥの排気構造について説明する。排気管２８は、上述のように、エンジンＥの前面の排気ポート２６ｂに接続され、後方のマフラ３０に排気Ｇを導く。このため、排気管２８は、略Ｕ字状に湾曲して形成されている。すなわち、排気管２８は、排気ポート２６ｂから前方に延びたのち、排気の流れの向きを下方に向けるために下方に湾曲して延び、さらに、排気の流れの向きを後方に向けるために後方に湾曲して延びている。換言すれば、排気管２８は、第１の湾曲部分３５で前方から下方に湾曲し、第２の湾曲部分４０で下方から後方に湾曲している。
　この排気Ｇを導く過程において、排気Ｇに含まれる所定の有害成分を浄化する触媒コンバータ（触媒ユニット）３１，３２が設けられている。具体的には、触媒コンバータ３１，３２は、燃焼後の排気Ｇの酸化・還元反応によって特定成分を浄化する三元触媒が用いられる。触媒ユニット３１，３２は、排気管２８の一部を構成する触媒管３４に収容されている。本実施形態では、触媒管３４は、湾曲した円筒形状である。触媒ユニット３１，３２は、触媒管３４内を排気の流れ方向に間隔を開けて配置されている。ただし、触媒ユニット３１，３２は、１つでもよく、３つ以上でもよい。
　以下の説明において、上流側触媒ユニット３１を第１の触媒ユニット３１と称し、下流側触媒ユニット３２を第２の触媒ユニット３２と称する。また、排気管２８のうちで、第１の触媒ユニット３１よりも上流側部分を排気管上流部分３６と称し、第２の触媒ユニット３２よりも下流側部分を排気管下流部分３８と称する。
　排気Ｇは、排気管上流部分３６から触媒管３４に流入する。つまり、排気管上流部分３６は、上流端部が排気ポート２６ｂに接続され、下流端部が触媒管３４に接続されている。一方、触媒管３４を通過した排気Ｇは、排気管下流部分３８からマフラ３０に流入する。つまり、排気管下流部分３８は、触媒管３４とマフラ３０を連通している。本実施形態では、排気管下流部分３８は後方に向かって真直に延びている。
　本実施形態では、各触媒ユニット３１，３２は、金属製のハニカム構造体（触媒担体）に触媒物質が担持されたメタルハニカム触媒で構成されている。ただし、触媒ユニット３１，３２は、メタルハニカム触媒に限定されない。各触媒ユニット３１，３２は、中心線が直線状に延びる直管（非湾曲形状）で形成されている。本実施形態では、各触媒ユニット３１，３２は円柱状に形成される。各触媒ユニット３１，３２の排気流れ方向の長さは、同じであってもよく、異なっていてもよい。
　本実施形態では、触媒管３４は第２の湾曲部分４０を介して屈曲しており、触媒ユニット３１，３２は、第２の湾曲部分４０を挟んで排気管２８の上流側と下流側とにそれぞれ配置されている。したがって、一方の触媒ユニット３１は、第２の湾曲部分４０よりも上流側に配置され、他方の触媒ユニット３２は、第２の湾曲部分４０よりも下流側に配置される。ただし、触媒管３４は、第２の湾曲部分４０のない真直な管であってもよく、また、各触媒ユニット３１，３２が第２の湾曲部分４０よりも一方側（例えば上流側）に配置されてもよい。第１の触媒ユニット３１は、エンジンEの下部の前方に配置されている。
　図２に示すように、第１の触媒ユニット３１は、排気管上流部分３６よりも断面積、すなわち通路面積が大きく形成されている。換言すれば、触媒管３４の内径Ｄ１が、排気管上流部分３６の内径Ｄ２よりも大きく設定されている。好ましくは、触媒管３４の内径Ｄ１が、排気管上流部分３６の内径Ｄ２の２倍以上である（Ｄ１≧Ｄ２×２）。ただし、触媒管３４の内径Ｄ１は、排気管上流部分３６の内径Ｄ２の２倍以下かつＤ２よりも大きく設定されてもよい（Ｄ２≦Ｄ１≦Ｄ２×２）。
　このような外径の異なる排気管上流部分３６と触媒管３４は、テーパ管４２を介して連結されている。テーパ管４２は、その上流端が排気管上流部分３６に接続され、下流端が触媒管３４に接続され、下流に向かって通路面積が徐々に大きくなっている。
　本実施形態では、排気管上流部分３６は二重管で構成されている。詳細には、排気ポート２６ｂに接続されて排気が流れる内側管３６ａと、内側管３６ａと同心円状に形成されて内側管３６ａとの間に空間が形成される外側管３６ｂとで二重管が構成されている。二重管により、排気ポート２６ｂとテーパ管４２とが接続されている。内側管３６ａの内部を排気が通過し、内側管３６ａと外側管３６ｂの間には排気は流れない。つまり、排気管上流側部分３６の内径は、内側管３６ａの内径に相当する。
　排気管２８における第１の触媒ユニット３１の上流側に、排気中の成分を検出する排ガスセンサ４４が設けられている。具体的には、排ガスセンサ４４は、テーパ管４２に設けられている。より詳細には、排ガスセンサ４４は、テーパ管４２における車幅方向内側部分に設けられている。本実施形態では、排ガスセンサ４４として酸素センサが用いられている。この構成により、排出孔５０からの排気を排ガスセンサ４４に十分当てることが可能となる。よって、排ガスセンサ４４にてより正確な成分検出が可能となる。
　図３に示すように、排ガスセンサ４４は、テーパ管４２から上方に向かって車幅方向内側に傾斜して延びている。排ガスセンサ４４は円筒形状であり、本実施形態では、その軸心ＡＸが、テーパ管４２の外周面に対して前記車幅方向内側への傾斜角度が鋭角となっている。
　図２に示すように、排気管上流部分３６の上流端の中心線Ｃ１は、第１の触媒ユニット３１の中心線Ｃ２に対して傾斜するように構成されている。具体的には、排気管上流部分３６の上流端の中心線Ｃ１は、下方に進むにつれて後方に向かうように傾斜している。第１の触媒ユニット３１の中心線Ｃ２に対する排気管上流部分３６の上流端の中心線Ｃ１の傾斜角度θは、例えば、３０～４０°である。
　本実施形態では、排気管上流部分３６の上流端の中心線Ｃ１が、第１の触媒ユニット３１の中心線Ｃ２と交差する交点Ｇ１は、第１の触媒ユニット３１のうちでハニカム構造上流端面上またはその近傍領域に設定されている。
　排気管上流部分３６の下流端部に、導出管４６が設けられている。導出管４６は、エンジンＥの排気Ｇを触媒管３４に導出する。導出管４６は、例えば、円筒形のパイプ部材である。導出管４６は、耐熱性材料（例えば、オーステナイト系ステンレスＳＵＳ３０４）で形成されている。ただし、導出管４６の材質はこれに限定されない。
　導出管４６は、図４に示すように、その上流端部４６ａの内周面が排気管上流部分３６の内側管３６ａの下流端の外周面に全周に渡って溶接されている。さらに、導出管４６の上流端部４６ａの外周面に環状のリング部材４５が溶接され、このリング部材４５の外周面に排気管上流部分３６の外側管３６ｂの下流端部の内周面およびテーパ管４２の上流端部の内周面が溶接で固着されている。導出管４６の連結構造はこれに限定されない。
　本実施形態では、排気管上流部分３６の内径Ｄ２と導出管４６の内径Ｄ３とが同径に構成されている。したがって、図２の触媒管３４の内径Ｄ１が、導出管４６の内径Ｄ３よりも大きく設定されている。触媒管３４の内径Ｄ１が、導出管４６の内径Ｄ３の２倍以上（Ｄ１≧Ｄ３×２）であることが好ましい。ただし、排気管上流部分３６の内径Ｄ２と導出管４６の内径Ｄ３は異なっていてもよい。
　また、本実施形態では、導出管４６の軸心Ｃ３が、排気管上流部分３６の下流端の軸心Ｃ１と一致している。したがって、導出管４６の軸心Ｃ３が、第１の触媒ユニット３１の中心線Ｃ２に対して傾斜している。換言すれば、導出管４６の軸心Ｃ３が、触媒管３４の入口の軸心Ｃ２に対して傾斜している。ただし、導出管４６の軸心Ｃ３と、排気管上流部分３６の下流端の軸心Ｃ１は一致していなくてもよい。
　導出管４６の下流端部４６ｂは閉塞されている。詳細には、図４に示す導出管４６の下流端部４６ｂの開口に、閉塞部材４８が嵌合されている。閉塞部材４８は、導出管４６の下流端部４６ｂの内周面に溶接で固着されている。つまり、排気Ｇは、導出管４６の下流端部４６ｂから排出されない。閉塞部材４８の形状について、面状に形成される部分のほかに軸方向に延びる部分がある。これにより、導出管４６の周面に溶接されることで、導出管４６と強固に固定することができる。その結果、閉塞部材４８が、排気圧を受けて、導出管４６から離脱することが防がれる。
　図３に示すように、導出管４６の周壁４６ｃに、排出孔５０が形成されている。排出孔５０は、例えば、円形のパンチ孔であり、導出管４６の周壁４６ｃに複数形成されている。ただし、排出孔５０は円形以外であってもよく、各排出孔５０の形状が異なっていてもよい。本実施形態では、排出孔５０は、周壁４６ｃの周方向の全域にわたって形成されている。排出孔５０は、周壁４６ｃの軸方向にも並んで配置されている。本実施形態では、排出孔５０は、千鳥状に配置され、同じ大きさに形成されている。ただし、排出孔５０の大きさは異なっていてもよい。
　図１の排気管２８における導出管４６よりも上流側に第１の湾曲部分３５が設けられており、この第１の湾曲部分３５の湾曲の外側（前側）の排出孔５０の開口面積Ｓ１、つまり、各排出孔５０の合算値が湾曲の内側（後側）の排出孔５０の開口面積Ｓ２よりも小さく設定されている（Ｓ１＜Ｓ２）。本実施形態では、各排出孔５０は同じ大きさに形成されており、排出孔５０が湾曲の外側よりも内側に多く設けられている。各排出孔５０の開口面積を湾曲の外側で大きくし、内側で小さくしてもよい。湾曲の外側の排出孔５０の開口面積Ｓ１と、湾曲の内側の排出孔５０の開口面積Ｓ２は同じでもよい。
　図５に示すように、本実施形態の導出管４６は、パンチ孔（排出孔５０）が設けられた鋼製の板材６０を円筒形に曲げ加工して、両端縁６０ａ，６０ａを溶接で接合することで形成されている。円筒の軸方向に接合領域Ｗを除いてパンチ孔が形成されている。これによって軸方向の溶接品質のばらつきが防がれる。言い換えると、この溶接される継ぎ目６２には排出孔５０は設けられていないので、この継ぎ目６２付近の排出孔５０の開口面積の合算値が小さくなる。本実施形態では、この継ぎ目６２が湾曲の外側（前側）に位置するように導出管４６を配置することで、湾曲の外側の排出孔５０の合算した開口面積Ｓ１を湾曲の内側の排出孔５０の開口面積Ｓ２よりも小さくしている。
　また、本実施形態では、図３に示す排出孔の開口面積の合計Ｓｔ（＝Ｓ１＋Ｓ２）が、導出管４６の閉塞された出口面積Ｓ３よりも大きく設定されている（Ｓｔ＞Ｓ３）。好ましくは、排出孔の開口面積の合計Ｓｔは、導出管４６の出口面積Ｓ３の２倍以上（Ｓｔ≧（２×Ｓ３））である。排出孔の開口面積の合計Ｓｔと導出管４６の出口面積Ｓ３の大きさの関係はこれに限定されない。
　本実施形態の排気構造における排気Ｇの流れを説明する。図１のエンジンＥが始動すると、エンジンＥの排気Ｇが排気管２８に導出される。排気管上流部分３６は触媒管３４に比べて小径なので、排気管上流部分３６では排気Ｇの流れが速い。
　図２に示すように、排気Ｇが、排気管上流部分３６から導出管４６に流入し、導出管４６の排出孔５０から排出される。排出孔５０（図３）から排出された排気Ｇは、テーパ管４２を介して第１の触媒ユニット３１に導入される。排気Ｇは、第１の触媒ユニット３１を通過する際に浄化される。
　第１の触媒ユニット３１を通過した排気Ｇは、第２の湾曲部分４０を介して第２の触媒ユニット３２に導入される。排気Ｇは、第１の触媒ユニット３１で整流されているので、第２の触媒ユニット３２に均等に導入される。排気Ｇは、第２の触媒ユニット３２を通過する際にさらに浄化される。
　第２触媒ユニット３２から排出された排気Ｇは、排気管下流部分３８からマフラ３０に流入し、マフラ３０で消音されたのち外部に排出される。
　上記構成によれば、図３に示す導出管４６の周壁４６ｃに形成された排出孔５０から排気Ｇが排出されて、触媒管３４に導入される。これにより、排気Ｇの流れの向きが、導出管４６の軸方向から径方向に偏向され、複数の排出孔５０から分散排出される。このように排気Ｇが導出管４６内で拡散するから、触媒の特定の箇所に排気が集中するのを防ぐことができる。
　閉塞部材４８がなく、導出管４６の下流端の開口から排気Ｇが排出される場合、導出管４６の軸方向に沿って排気が流れる。上記実施形態では、軸方向から径方向に向きが変わり、周方向に分散されるとともに、テーパ管４２に沿って再度流れが変わって後方に向かう。このように、流れの向きが２回変わる。テーパ管４２が設けられることで、第１の触媒ユニット３１，３２の上流端面における径方向外側の領域にも、排気Ｇを導くことができる。
　本実施形態では、排気Ｇの集中が回避されるので、第１の触媒ユニット３１の特定の箇所が劣化するのを防ぐことができる。また、第１の触媒ユニット３１の上流端の全体に排気Ｇが分散して導入されるので、上流端の一部に集中して導入されるのに比べて、第１の触媒ユニット３１における排気Ｇに触れる領域を増して、効率よく排気を浄化できる。その結果、触媒の担持量を減らすことができ、担持に必要な触媒材料を減らしてコスト低減を図ることができる。
　図３に示す排出孔５０が、周壁４６ｃの周方向の全域にわたって形成されている。これにより、導出管４６の径方向に向かって、周方向の全域から排気Ｇが排出されるので、排気Ｇの周方向における偏りを防ぐことができる。その結果、効率よく排気Ｇを浄化できる。
　図２に示す導出管４６の軸心Ｃ３が、第１の触媒ユニット３１の軸心Ｃ１に対して傾斜している。これにより、両軸心Ｃ１，Ｃ３が一致している場合に比べて、湾曲の外側の領域にまで排気Ｇが流れやすくなり、第１の触媒ユニット３１の上流側端面のより広い面積に排気Ｇを当てることができる。その結果、効率よく排気Ｇを浄化できる。
　導出管４６よりも上流側の排気管上流部分３６に図１の第１の湾曲部分３５が設けられているので、遠心力により第１の湾曲部分３５の湾曲の外側（前側）に排気Ｇが偏りやすい。詳細には、慣性により向きが変わりにくく、湾曲の外側に多くの排気が流れやすい。上記構成では、第１の湾曲部分３５の湾曲の外側に位置する図３の排出孔５０の開口面積Ｓ１が湾曲の内側の排出孔５０の開口面積Ｓ２よりも小さく設定されている。これにより、排気通路のレイアウト上の必要性から、排気通路が湾曲している場合でも、湾曲による排気Ｇの偏りを抑制できる。その結果、効率よく排気Ｇを浄化できる。また、開口面積Ｓ１と開口面積Ｓ２との偏りを接合領域Ｗ（図５）の向き（周方向位置）を変えることにより実現することで、排出孔５０の大きさを変える場合に比べて、容易に実現することができる。
　図２に示す触媒管３４の内径Ｄ１が、排気管上流部分３６の内径Ｄ２よりも大きく設定されている。上記構成では、図３に示す導出管４６の排出孔５０から排気Ｇが径方向に排出されるので、高速の排気Ｇが第１の触媒ユニット３１の特定の箇所に集中することが防がれる。これにより、第１の触媒ユニット３１を大形化して浄化性能を上げつつ、排出孔５０により排気Ｇを分散させて効率よく第１の触媒ユニット３１を利用できる。また、排出孔５０から排出された排気Ｇは、排気管上流部分３６よりも通過面積が大きい領域を流れることで、流速が低下する。このように流速が低下することで、第１の触媒ユニット３１の劣化をさらに抑えることができる。
　排出孔５０の開口面積の合計Ｓｔが、導出管４６の閉塞部材４８により閉塞された出口面積Ｓ３よりも大きく設定されている。これにより、十分な大きさの排出孔５０の開口面積Ｓｔを確保でき、排出孔５０から排気Ｇが排出される場合の抵抗となることが抑えられる。その結果、排気Ｇの流れが阻害されることに起因するエンジン出力の低下を防ぐことができる。
　また、単気筒エンジンＥは、多気筒に比べて排気圧が大きいが、上記構成によれば、排出孔５０により排気Ｇが分散されるので、高圧の排気Ｇが第１の触媒ユニット３１の特定の箇所に集中しない。これにより、第１の触媒ユニット３１の特定の箇所が劣化したり、損傷したりするのを防ぐことができる。
　図２に示すように、導出管４６が排気通路における上流側部分に位置していることで、比較的排気圧が大きくなる。上記構成によれば、図３の排出孔５０により排気Ｇが分散されるので、導出管４６を通過する排気Ｇが高圧であったとしても、排気Ｇが第１の触媒ユニット３１の特定の箇所に集中することが防がれ、第１の触媒ユニット３１の特定の箇所が劣化するのを防ぐことができる。
　図６は、本発明に関連する排気構造を示す。図６の例では、導出管４６に代えて、テーパ管４２に閉塞部材４８Ａが溶接で接合され、この閉塞部材４８Ａに複数の排出孔５０Ａが設けられている。図６の変形例においても、排気管上流部分３６から排出される排気Ｇは、第１の触媒ユニット３１の上流端面の全体に当たり、特定の箇所に集中しない。これにより、第１の触媒ユニット３１の特定の箇所が劣化するのを防ぐことができる。
　上記実施形態では、エンジンＥの前端よりも前方、具体的には、湾曲部分に隣接して第１の触媒ユニット３１が配置されるので、比較的温度の高い排気Ｇが第１の触媒ユニット３１に導かれる。これにより、第１の触媒ユニット３１の温度上昇を促進でき、始動時の浄化性能が向上する。このように、比較的上流側に第１の触媒ユニット３１が配置されても、本発明のように排気Ｇを分散することで、第１の触媒ユニット３１の劣化を防ぐことができる。このように本実施形態では、始動時の浄化性能の向上と、劣化防止とを両立することができる。
　排出孔５０が周方向だけでなく、軸方向にも並んで設けられることで、周方向だけではなく、軸方向にも排気Ｇを分散させることができる。このように、３次元的に排気を分散させることで、分散効果を高めることができる。また、導出管４６の上流側で排出孔５０から排出されて軸方向に流れる排気Ｇと、下流側で排出されて軸方向流れる排気Ｇとが干渉しあうことで、排気Ｇのエネルギーを消失させる効果も図ることが期待できる。
　排気管上流側部分３６が２重管に構成され、内側管３６ａと外気との間に空間が形成されることで、排気管上流側部分３６を通過する排気Ｇが外気によって冷却されるのを抑制することができ、始動時の浄化性能を向上させることができる。
　触媒ユニット３１，３２は、軸方向に延びる複数の通路を有するハニカム形状に形成されている。本実施形態では、２つの触媒ユニット３１，３２のうち、上流側の第１の触媒ユニット３１に流れ込む排気Ｇが径方向および周方向に分散されている。これにより、上流側の第１の触媒ユニット３１の複数の通路を通過して整流された排気Ｇが、下流側の第２の触媒ユニット３２に流れる。したがって、第２の触媒ユニット３２に対しても、排気Ｇが分散して導入される。これにより、上流側の第１の触媒ユニット３１だけでなく、下流側の第２の触媒ユニット３２の浄化効果も高めることができる。
　さらに、上流の第１の触媒ユニット３１と下流の第２の触媒ユニット３２との間に隙間ＳＰが形成されることで、隙間部分での排気Ｇの拡散を図りやすい。これにより、下流側の触媒の浄化効果をさらに高めることができる。また、本実施形態では、２つの触媒ユニット３１，３２の間の隙間は湾曲形状に形成されている。これによって、隙間領域での排気Ｇの拡散を促進させやすい。その結果、上流側の第１の触媒ユニット３１では触媒に触れなかった排気Ｇを下流側の第２の触媒ユニット３２の触媒に触れやすくすることができる。これにより、浄化効果をさらに高めることができる。
　このように、本実施形態の排気構造は、触媒ユニット３１の上流端面の全体に分散させて排気を導くことで、触媒ユニット３１の劣化を防ぐだけでなく、コスト削減を図ることもできる。すなわち、排気Ｇに触れる触媒領域を増やすことによって単位面積当たりの浄化量を増やすことで、担持に必要な触媒材料を減らすことができる。その結果、触媒ユニット３１のコスト低減を図ることができる。
　本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。例えば、上記実施形態では、排気管上流部分３６と導出管４６が別体で構成されて連結されていたが、排気管上流部分３６と導出管４６を単一の配管で構成してもよい。この場合、排気管上流部分３６（導出管４６）の下流端部に排出孔５０が設けられる。また、触媒コンバータ３１，３２の位置は上記実施形態に限定されず、エンジンＥの前端よりも後方に設けられてもよい。さらに、本発明のエンジンの排気構造は多気筒エンジンにも適用可能である。上記実施形態では、自動二輪車について説明したが、本発明のエンジンの排気構造は、自動二輪車以外の鞍乗型車両、例えば、三輪車、四輪バギー等にも適用できる。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
２８　排気管
３１，３２　触媒コンバータ
３４　触媒管
４６　導出管
５０　排出孔
Ｅ　エンジン
Ｇ　排気

Claims (8)

  1. 　エンジンの排気を浄化する触媒コンバータを備えた排気構造であって、
    　前記触媒コンバータを収納する触媒管と、
    　前記触媒管に排気を導出する導出管と、を備え、
    　前記導出管は、下流側端が閉塞され、周壁に複数の排出孔が形成されているエンジンの排気構造。
  2. 　請求項１に記載のエンジンの排気構造において、前記排出孔が、前記周壁の周方向の全域にわたって形成されているエンジンの排気構造。
  3. 　請求項１または２に記載のエンジンの排気構造において、前記導出管の軸心が、前記触媒管の軸心に対して傾斜しているエンジンの排気構造。
  4. 　請求項１から３のいずれか一項に記載のエンジンの排気構造において、前記導出管または前記導出管よりも上流側の配管に湾曲部分が設けられ、
    　湾曲の外側の前記排出孔の開口面積が、湾曲の内側の前記排出孔の開口面積よりも小さく設定されているエンジンの排気構造。
  5. 　請求項１から４のいずれか一項に記載のエンジンの排気構造において、円筒形の前記触媒管の内径が、前記導出管の内径よりも大きく設定されているエンジンの排気構造。
  6. 　請求項１から５のいずれか一項に記載のエンジンの排気構造において、前記排出孔の開口面積の合計が、前記導出管の閉塞された出口面積よりも大きいエンジンの排気構造。
  7. 　請求項１から６のいずれか一項に記載のエンジンの排気構造において、前記エンジンが単気筒であるエンジンの排気構造。
  8. 　請求項１から７のいずれか一項に記載のエンジンの排気構造を備えた鞍乗型車両であって、前記エンジンの前面に排気管が接続され、
    　前記導出管が、前記エンジンの前方に配置されている鞍乗型車両。
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