(57)【要約】【課題】過度に高温な排気の流入から触媒を保護することができる排気ユニットを提供する。【解決手段】排気ユニット３５は、内燃機関２７に排気管Ｘｐで接続されて、内燃機関２７から排出される排気を消音する消音器４４と、排気管Ｘｐ中に配置されて、内燃機関２７から流れ込む排気を浄化する触媒４５とを備える。触媒４５は消音器４４の重力方向下方に配置される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（２７）に排気管（Ｘｐ）で接続されて、前記内燃機関（２７）から排出される排気を消音する消音器（４４）と、前記排気管（Ｘｐ）中に配置されて、前記内燃機関（２７）から流れ込む排気を浄化する触媒（４５）とを備える排気ユニット（３５）において、前記触媒（４５）は前記消音器（４４）の重力方向下方に配置されることを特徴とする排気ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の排気ユニットにおいて、前記触媒（４５）は前記消音器（４４）の長手方向と平行に配置されることを特徴とする排気ユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載の排気ユニットにおいて、前記触媒（４５）および前記消音器（４４）の間で前記排気管（Ｘｐ）に差し込まれて、前記消音器（４４）の下方に配置される酸素濃度センサー（６４）を備えることを特徴とする排気ユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の排気ユニットにおいて、前記酸素濃度センサー（６４）は、前記排気管（Ｘｐ）の中心軸を含む鉛直面（Ｖｐ）よりも車両内側に配置されることを特徴とする排気ユニット。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の排気ユニットにおいて、前記触媒（４５）は車両上面視で前記消音器（４４）に重なることを特徴とする排気ユニット。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の排気ユニットにおいて、前記消音器（４４）の少なくとも一部および前記触媒（４５）の少なくとも一部を覆うマフラープロテクター（４３、６５）を備えることを特徴とする排気ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に排気管で接続されて、内燃機関から排出される排気を消音する消音器と、排気管中に配置されて、内燃機関から流れ込む排気を浄化する触媒とを備える排気ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、排気管で内燃機関に接続され、後輪の側方に配置される消音器を開示する。排気管は、内燃機関の下方をくぐって消音器の前端に結合される。消音器の後端から排気は外気環境に排出される。排気管には消音器および内燃機関の間で触媒が組み込まれる。触媒は車両前後方向に消音器の前方に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１５０３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されるように、触媒は消音器の前方に配置されることから、触媒は内燃機関に近づく。触媒には内燃機関から高温の排気がそのまま流入する。排気の熱エネルギーは触媒の活性化に寄与するものの、過度に高温な排気が触媒に流入すると、触媒の耐久性に影響してしまう。
【０００５】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、過度に高温な排気の流入から触媒を保護することができる排気ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１側面によれば、内燃機関に排気管で接続されて、前記内燃機関から排出される排気を消音する消音器と、前記排気管中に配置されて、前記内燃機関から流れ込む排気を浄化する触媒とを備える排気ユニットにおいて、前記触媒は前記消音器の重力方向下方に配置される。
【０００７】
第２側面によれば、第１側面の構成に加えて、前記触媒は前記消音器の長手方向と平行に配置される。
【０００８】
第３側面によれば、第１または第２側面の構成に加えて、排気ユニットは、前記触媒および前記消音器の間で前記排気管に差し込まれて、前記消音器の下方に配置される酸素濃度センサーを備える。
【０００９】
第４側面によれば、第３側面の構成に加えて、前記酸素濃度センサーは、前記排気管の中心軸を含む鉛直面よりも車両内側に配置される。
【００１０】
第５側面によれば、第１〜第４側面のいずれか１の構成に加えて、前記触媒は車両上面視で前記消音器に重なる。
【００１１】
第６側面によれば、第１〜第５側面のいずれか１の構成に加えて、前記消音器の少なくとも一部および前記触媒の少なくとも一部を覆うマフラープロテクターを備える。
【発明の効果】
【００１２】
第１側面によれば、一般に排気ユニットの中では消音器は内燃機関から最も遠ざけられることから、排気ユニットでは触媒も同様に内燃機関から遠ざけられることができる。排気管内で排気は冷まされることができる。触媒は過度に高温な排気の流入から保護されることができる。こうした高温からの保護は触媒の耐久性向上に貢献することができる。
【００１３】
第２側面によれば、触媒は消音器に長手方向に平行に配置されるので、車両搭載時に触媒の張り出しは抑制されることができる。触媒は消音器の下方に効率的に収容されることができる。
【００１４】
第３側面によれば、酸素濃度センサーの上方には消音器が配置されるので、車両搭載時に酸素濃度センサーはむき出しにならず、他物体の接触から保護されることができる。
【００１５】
第４側面によれば、酸素濃度センサーは排気管の陰に隠れるので、車両搭載時に酸素濃度センサーはむき出しにならず、他物体の接触から保護されることができる。
【００１６】
第５側面によれば、車両搭載時に車両幅方向に触媒の突出は回避されることができる。乗員に対して足当たりは防止されることができる。
【００１７】
第６側面によれば、消費者の好みに合わせて消音器は大きく見せられることができる。加えて、触媒も併せて覆うことで触媒用のプロテクターを省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る鞍乗り型車両（自動二輪車）の全体像を概略的に示す左側面図である。
【図２】排気装置の構成を概略的に示す鞍乗り型車両の拡大部分右側面図である。
【図３】プロテクターを外した状態で車両に搭載された小組ユニット（消音器および触媒）を示す拡大部分右側面図である。
【図４】排気装置の右側面図である。
【図５】鞍乗り型車両の拡大部分背面図である。
【図６】図２に対応し、他の具体例に係るプロテクターを示す鞍乗り型車両の拡大部分右側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、前後、上下および左右の各方向は自動二輪車に搭乗した乗員から見た方向をいう。
【００２０】
図１は鞍乗り型車両の一実施形態に係るスクーター型自動二輪車を概略的に示す。自動二輪車１１は、車体フレーム１２と、車体フレーム１２に装着される車体カバー１３とを備える。車体フレーム１２のヘッドパイプには、車軸１４回りに回転自在に前輪ＷＦを支持するフロントフォーク１５と棒状の操向ハンドル１６とが操向可能に支持される。
【００２１】
車体カバー１３にはリアフレームの上方で乗員シート１７が搭載される。車体カバー１３は、ヘッドパイプを前方から覆うフロントカバー１８と、フロントカバー１８から後方に連続するレッグシールド１９と、レッグシールド１９の下端から連続して、乗員シート１７および前輪ＷＦの間でメインフレームの上方に配置されるステップフロア２１と、リアフレーム上で乗員シート１７を支持するリアカバー２２とを備える。乗員シート１７の後方でリアカバー２２にはリアキャリア２２ｄを介してトップボックス２２ｂが固定される。トップボックス２２ｂにはヘルメットその他の道具が収納されることができる。
【００２２】
リアカバー２２の下方の空間にはユニットスイング式のパワーユニット２３が配置される。パワーユニット２３は、リアフレームの前端に結合されるブラケット２４に、リンク２５を介して上下方向に揺動自在に連結される。パワーユニット２３の後端には水平軸回りで回転自在に後輪ＷＲが支持される。リンク２５およびブラケット２４から離れた位置でリアフレームとパワーユニット２３との間にはリアクッションユニット２６が配置される。パワーユニット２３は、水冷式４ストローク単気筒の内燃機関２７と、内燃機関２７の機関本体２７ａに結合されて、内燃機関２７の出力を後輪ＷＲに伝達するベルト式無段変速機を収容する伝動ケース２８とを備える。
【００２３】
内燃機関２７の機関本体２７ａは、回転軸線回りで回転自在にクランクシャフトを支持するクランクケース２９と、クランクケース２９に結合されて、シリンダー軸線に沿ってピストンの線形往復運動を案内するシリンダーブロック３１と、シリンダーブロック３１に結合されて、ピストンとの間に燃焼室を区画するシリンダーヘッド３２と、シリンダーヘッド３２に結合されて、吸気弁および排気弁の動作を制御する動弁機構を収容するヘッドカバー３３とを備える。シリンダーヘッド３２には吸気装置３４および排気装置（排気ユニット）３５が接続される。吸気装置３４は、伝動ケース２８に支持されて、外気を吸引して浄化するエアクリーナー３６と、シリンダーヘッド３２にエアクリーナー３６を接続する吸気系部品としてのスロットルボディ３７とを備える。
【００２４】
スロットルボディ３７ではスロットルの働きでエアクリーナー３６から供給される浄化空気の流量が調整される。シリンダーヘッド３２の上部側壁には燃料噴射装置３８が取り付けられる。燃料噴射装置３８から浄化空気に燃料が噴射されて混合気は形成される。なお、本説明中では既知の内燃機関と同様な構成に関し説明が割愛されることがある。
【００２５】
図２に示されるように、排気装置３５は、内燃機関２７の排気路に上流端で接続されて内燃機関２７の下方をくぐって後方に延びる前方排気管４１と、前方排気管４１の後端に接続されて、浄化機能および消音機能を果たしながら内燃機関２７の排ガスを車体後方に排出する小組ユニット４２とを備える。小組ユニット４２の詳細は後述される。小組ユニット４２は側方からプロテクター４３で覆われる。
【００２６】
図３に示されるように、小組ユニット４２は、後上がりに線形に延びて、後輪ＷＲの側方で車軸よりも高い位置に排気口４４ａを配置する消音器４４と、前方排気管４１の後端に接続されて、消音器４４の重力方向下方で消音器４４に並列に配置される触媒４５と、触媒４５の後端から後方に延びて消音器４４に接続される後方排気管４６とを備える。ここでは、触媒４５は消音器４４に平行に並べられる。触媒４５の外面および消音器４４の外面には固着板４７が固着される。触媒４５は、後方排気管４６および固着板４７で消音器４４に結合される。
【００２７】
消音器４４は、機関本体２７ａの後端から前後方向に長く延びて、リアクッションユニット２６よりも後方に排気口４４ａを配置する。触媒４５の円筒体の前端は消音器４４の前端に位置合わせされる。触媒４５は車両上面視で消音器４４に重なる。触媒４５は、車両上面視で消音器４４の輪郭よりも内側に配置される。図２に示されるように、プロテクター４３は、触媒４５の円筒体の上側半分および消音器４４を側方から覆う。
【００２８】
前方排気管４１と後方排気管４６とは、内燃機関２７から延びて触媒４５を保持する排気管Ｘｐを構成する。触媒４５は、排気管Ｘｐ中に配置されて、内燃機関２７から流れ込む排気を浄化する。
【００２９】
図４に示されるように、消音器４４は、前端の蓋体４８ａおよび後端の蓋体４８ｂで塞がれて、外気から隔てられる内空間を区画する筒体４９と、筒体４９内に配置されて、前空間５１ａおよび後空間５１ｂに筒体４９の内空間を仕切る隔壁５２とを有する。隔壁５２は、筒体４９の軸線に沿って前後方向に筒体４９の中央よりも前側に配置される。したがって、前空間５１ａに比べて後空間５１ｂは大きい容積を有する。後方排気管４６は筒体４９内の後空間５１ｂに開口する。後方排気管４６の開口は、筒体４９の軸線に沿って前後方向に後空間５１ｂの中央よりも後側に位置する。
【００３０】
消音器４４は、隔壁５２を貫通して空間的に後空間５１ｂに前空間５１ａを接続する接続管５３と、隔壁５２および後端の蓋体４８ｂを貫通して、外気環境に前空間５１ａを接続する排出管５４とを備える。排出管５４の後端に排気口４４ａは区画される。内燃機関２７の排気は、後方排気管４６から後空間５１ｂに流入し、後空間５１ｂ内で拡散した後に前空間５１ａに流入する。前空間５１ａ内の排気は排出管５４を経て排気口４４ａから外気環境に排出される。こうして排気が冷却されることで、消音器４４は内燃機関２７から排出される排気を消音する。
【００３１】
消音器４４の外面には、消音器４４の上面から上向きに延びる第１取り付け片５５が固着される。第１取り付け片５５には、車両幅方向に例えば後輪ＷＲの車軸に平行な中心軸を有する円筒体５５ａが形成される。図３に示されるように、円筒体５５ａにはスイングアーム５６にねじ込まれるねじ５７が挿入される。スイングアーム５６にはねじ５７の雄ねじを受け入れるボス５８が形成される。こうして円筒体５５ａはねじでスイングアーム５６に固定される。
【００３２】
図４に示されるように、触媒４５の外面には、触媒４５の下面から下向きに延びる前後２つの第２取り付け片５９が固着される。第２取り付け片５９には、車両幅方向に例えば後輪ＷＲの車軸に平行な中心軸を有する円筒体５９ａが形成される。図３に示されるように、円筒体５９ａにはスイングアーム５６にねじ込まれるねじ６１が挿入される。スイングアーム５６には、図５に示されるように、ねじ６１の雄ねじを受け入れるボス６２が形成される。こうして円筒体５９ａはねじ６１でスイングアーム５６に固定される。スイングアーム５６は、リンク２５を介してブラケット２４に上下方向に揺動自在に連結されて伝動ケース２８と協働で後輪ＷＲの車軸を支持する。
【００３３】
図４に示されるように、前方排気管４１には第１酸素濃度センサー６３が取り付けられる。第１酸素濃度センサー６３は前方排気管４１内の排気から酸素濃度を検出する。後方排気管４６には第２酸素濃度センサー６４が取り付けられる。第２酸素濃度センサー６４は、触媒４５および消音器４４の間で後方排気管４６に差し込まれ、消音器４４の下方に配置される。第２酸素濃度センサー６４は後方排気管４６内の排気から酸素濃度を検出する。第１酸素濃度センサー６３および第２酸素濃度センサー６４の検出信号は、例えば燃料噴射装置３８の動作を制御する不図示の電子制御ユニット（ＥＣＵ）に供給される。図５に示されるように、第２酸素濃度センサー６４は、後方排気管４６の前端の中心軸を含む鉛直面Ｖｐよりも車両内側に配置される。
【００３４】
次に本実施形態の作用を説明する。本実施形態に係る排気装置３５では触媒４５は消音器４４の重力方向下方に配置される。消音器４４は排気装置３５の中でも内燃機関２７から最も遠ざけられることから、排気装置３５では触媒４５も同様に内燃機関２７から遠ざけられる。排気管Ｘｐ内で排気は冷まされる。触媒４５は過度に高温な排気の流入から保護される。こうした高温からの保護は触媒４５の耐久性向上に貢献する。
【００３５】
排気装置３５では触媒４５は消音器４４の長手方向に平行に配置される。したがって、車両搭載時に触媒４５の張り出しは抑制される。触媒４５は消音器４４の下方に効率的に収容される。
【００３６】
本実施形態では、第２酸素濃度センサー６４は、触媒４５および消音器４４の間で後方排気管４６に差し込まれて、消音器４４の下方に配置される。第２酸素濃度センサー６４の上方には消音器４４が配置されるので、第２酸素濃度センサー６４はむき出しにならず、他物体の接触から保護されることができる。
【００３７】
しかも、第２酸素濃度センサー６４は、後方排気管４６の中心軸を含む鉛直面Ｖｐよりも車両内側に配置される。第２酸素濃度センサー４６は後方排気管４６の陰に隠れるので、第２酸素濃度センサー６４はむき出しにならず、他物体の接触から保護されることができる。
【００３８】
触媒４５は車両上面視で消音器４４に重なる。車両幅方向に触媒４５の突出は回避される。乗員に対して足当たりは防止される。
【００３９】
本実施形態に係る排気装置３５では消音器４４はプロテクター４３で覆われる。消費者の好みに合わせて消音器４４は大きく見せられることができる。消音器４４に加えて触媒４５も覆われることから、触媒用のプロテクターは省略されることができる。
【００４０】
図６に示されるように、排気装置３５は、前述のプロテクター４３に代えて、前述のように触媒４５の上側半分だけでなく、消音器４４全体に加えて触媒４５全体を側方から覆うプロテクター６５を備えてもよい。こうしたプロテクター６５によれば、消費者の好みに合わせて消音器４４はさらに大きく見せられることができる。
【００４１】
上記実施形態では、鞍乗り型車両としてスクーター型自動二輪車を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明は、モーターサイクル、前輪または後輪を２つ備えた３輪の鞍乗り型車両や４輪以上を備えた鞍乗り型車両に適用可能である。
【００４２】
また、上記実施の形態では、内燃機関として水冷式４ストローク内燃機関を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明は空冷式や２ストローク、または多気筒内燃機関に適用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
２７…内燃機関、３５…排気ユニット（排気装置）、４３…マフラープロテクター（プロテクター）、４４…消音器、４５…触媒、６４…酸素濃度センサー（第２酸素濃度センサー）、６５…マフラープロテクター（プロテクター）、Ｖｐ…鉛直面、Ｘｐ…排気管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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