(57)【要約】【課題】排気管２本の区域の長さを維持してエンジン中速域での性能を確保しつつ、エンジン高速域でのライダーのフィーリングを向上させることができる車両の排気装置を提供する。【解決手段】車両に搭載された４気筒エンジンＥからの排気ガスを排出する排気装置であって、エンジンＥの各気筒に一つずつ接続されて排気通路の一部を形成する４つの排気管３２と、４つの排気管３２の下流端部に接続され、区画された４つの通路を有する区画排気管部３５と、集合された４つの排気管３２の出口よりも下流側の排気通路を２つの触媒導入通路３６ａ，３６ａに区画する仕切り板５１とを備え、仕切り板５１は、排気ガスの流れ方向から見て、４つの出口を縦横に区画する隔壁５３と重合しないように設定されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された４気筒エンジンからの排気ガスを排出する排気装置であって、
前記エンジンの各気筒に一つずつ接続されて排気通路の一部を形成する４つの排気管と、
前記４つの排気管の下流端部に接続され、区画された４つの通路を有する区画排気管部と、
前記区画排気管部の出口よりも下流側の排気通路を２つの通路部分に区画する仕切り部材とを備え、
前記仕切り部材は、排気ガスの流れ方向から見て、前記区画排気管部の出口を縦横に区画する隔壁と重合しないように設定されている車両の排気装置。
【請求項２】
請求項１において、前記仕切り部材は平板からなり、前記区画排気管部の出口における隣接する前記排気管を２つずつ含む第１および第２の排気管対を区画するほぼ平坦な隔壁に対して、排気通路の横断面の中心まわりに所定角度回転した位置にある車両の排気装置。
【請求項３】
請求項２において、前記所定角度は３〜１８°である車両の排気装置。
【請求項４】
請求項１，２または３において、前記区画排気管部の出口と、前記仕切り部材の上流端部との間に隙間が存在する車両の排気装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項において、さらに、前記区画排気管部よりも下流側に配置された触媒コンバータを備え、
前記２つの通路部分が、前記区画排気管部と前記触媒コンバータとの間に配置される触媒導入通路である車両の排気装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項において、前記仕切り部材に前記２つの通路部分を連通させる連通孔が設けられ、前記連通孔に臨んで排気ガスセンサが配置されている車両の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動二輪車のような車両に搭載されてエンジンからの排気ガスを浄化して排出する排気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、４気筒エンジンにおいて、排気管を２本ずつ集合し、４本から２本へ、２本から１本へと段階を経て集合するものがある。このような集合形態において、触媒コンバータを２本の区域に配置すると、触媒コンバータが２つ必要になり、構造の複雑化および高コスト化を招く。また、同じ触媒コンバータの位置で排気管を１本に集合して、触媒コンバータを１つにすると、排気管２本の区域が触媒コンバータの上流側で終了して短くなるため、エンジンの出力特性、特に中速域の出力が低下する。そこで、触媒コンバータに隔壁を設け、触媒の数を増やすことなく実質的に排気管２本区域を延長してエンジンの中速域の性能を確保したものがある（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−７７７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の排気装置では、エンジン高速域のパワー不足感があり、ライダーのフィーリングに改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、排気管２本の区域の長さを維持してエンジン中速域での性能を確保しつつ、エンジン高速域でのライダーのフィーリングを向上させることができる車両の排気装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る車両の排気装置は、車両に搭載された４気筒エンジンからの排気ガスを排出する排気装置であって、前記エンジンの各気筒に一つずつ接続されて排気通路の一部を形成する４つの排気管と、前記４つの排気管の下流端部に接続され、区画された４つの通路を有する区画排気管部と、前記区画排気管部の出口よりも下流側の排気通路を２つの通路部分に区画する仕切り部材とを備え、前記仕切り部材は、排気ガスの流れ方向から見て、前記区画排気管部の出口を縦横に区画する隔壁と重合しないように設定されている。ここで、「縦横に区画する」とは、縦・横または斜めに（鉛直、水平には限定されない）２つずつ並んだ４つの通路に区画することである。
【０００７】
この構成によれば、区画排気管部の出口よりも下流側の排気通路を２つの通路部分に区画する仕切り部材が、排気ガスの流れ方向から見て、前記区画排気管部の出口を縦横に区画する隔壁と重合しないように設定されているので、排気管２本の区域の長さを維持してエンジン中速域での出力向上を確保しつつ、排気管２本の区域において４つの出口からの排気ガスの適度な混合が行われて、エンジン高速域でのパワー不足感が解消され、ライダーのフィーリングを向上させることができる。
【０００８】
本発明において、前記仕切り部材は平板からなり、前記区画排気管部の出口における隣接する前記排気管を２つずつ含む第１および第２の排気管対を区画するほぼ平坦な隔壁に対して、横断面の中心まわりに所定角度回転した位置にあることが好ましい。この構成によれば、簡単な構成で、第１の排気管対の排気ガスと第２の排気管対の排気ガスとを混合させることができる。
【０００９】
本発明において、前記所定角度は３〜１８°であることが好ましい。３°未満であると、混合が促進されず、１８°を超えると、混合が進みすぎて２本区域を設けることの効果である中速域での出力向上が達成し難い。
【００１０】
本発明において、前記区画排気管部の出口と、前記仕切り部材の上流端部との間に隙間が存在することが好ましい。この構成によれば、前記隙間を排気ガスが通ることにより排気ガスの混合がさらに促進され、エンジン高速域でのライダーのフィーリングをより向上させることができる。
【００１１】
本発明において、さらに、前記区画排気管部よりも下流側に配置された触媒コンバータを備え、前記２つの通路部分が、前記区画排気管部と前記触媒コンバータとの間に配置される触媒導入通路であることが好ましい。この構成によれば、２つの触媒導入通路内の排気ガスが混合した状態で、触媒コンバータに導かれる。
【００１２】
本発明において、前記仕切り部材に前記２つの通路部分を連通させる連通孔が設けられ、前記連通孔に臨んで排気ガスセンサが配置されていることが好ましい。この構成によれば、２つの通路部分があるにも関わらず、１つの排気ガスセンサで触媒導入前の排気ガスの成分が検出されるので、部品点数を減らすことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の車両の排気装置によれば、排気管２本の区域の長さを維持してエンジン中速域での性能を確保しつつ、排気管２本区域での排気ガスの混合を促進して、エンジン高速域でのライダーのフィーリングを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る排気装置を備えた自動二輪車を示す側面図である。この自動二輪車は、車体フレームＦＲの前半部を構成するメインフレーム１の前端にフロントフォーク２が支持され、このフロントフォーク２の下端部に前輪４が支持されている。また、フロントフォーク２の上端部を支持するアッパブラケット８にはハンドル９が取り付けられている。メインフレーム１の後端下部には、スイングアームブラケット１０が形成され、このスイングアームブラケット１０に、スイングアーム１１の前部がピポット軸１２を介して上下揺動自在に支持されている。このスイングアーム１１の後端には後輪１３が支持されている。メインフレーム１の後部に連結されたシートレール１４が車体フレームＦＲの後半部を構成している。メインフレーム１とスイングアーム１１との間に後輪１３の緩衝装置１７が取り付けられている。前記メインフレームの中央下部にはエンジンＥが支持され、このエンジンＥからチェーン１８を介して後輪１３を駆動するようになっている。
【００１５】
前記シートレール１４にはライダー用シート１９と同乗者用シート２０が支持されている。前記メインフレーム１の上部、つまり車体上部で、前記ハンドル９とライダー用シート１９との間には燃料タンク２１が取り付けられている。また、車体前部には、前記ハンドル９の前方から車体前部の側方にかけての部分を覆う樹脂製のカウリング２２が装着されており、このカウリング２２の後方部分はエンジンＥの側部と下部とを覆っている。なお、カウリングが装着されていない、いわゆるネイキッドタイプであってもよく、カウリングが車体の前部のみを覆う、いわゆるビキニカウルタイプであってもよい。また、ダウンチューブ型のフレームを有し、メインフレーム１と該ダウンチューブとの間にエンジンＥが配置されるタイプであってもよい。
【００１６】
前記エンジンＥは、４気筒４サイクルエンジンであり、クランクケース２４、シリンダ２７、シリンダヘッド２８、シリンダヘッドカバー２９およびオイルパン３０を有するエンジン本体２３と、変速機３１とを備えている。排気装置は、前記シリンダヘッド２８に各々の上流端部が接続されて排気ガスＧをエンジンＥの前方から下方に導く４本の排気管３２と、この各２本の排気管３２の下流端部を連結する中間排気管３４と、この中間排気管３４の下流端部に連結された単一の集合排気管３８とを備えている。さらに、この集合排気管３８の下流端部とマフラー３３とが接続管３９によって連結されている。排気管体であるこれら排気管３２、中間排気管３４、集合排気管３８および接続管３９と、マフラー３３とが、排気通路３７を形成している。集合排気管３８には、排気ガスを浄化する触媒コンバータ４３が設けられている。
【００１７】
図２は、図１の排気装置の平面図である。４気筒エンジンにおいて、各気筒ごとに設けられた４本の排気管３２が、２本ずつ集合されて、４本から２本へ、２本から１本へと段階を経て集合される。こうして、排気通路３７は、上流側から、４本の区域４Ｐおよび２本の区域２Ｐを経て、１本の区域１Ｐへと連なる。中間排気管３４は、区画された４つの通路を有する区画排気管部３５と、２つの通路を有する中間合流排気管部３６とからなり、この中間排気管３４の区画排気管部３５を経て中間合流排気管部３６の内部で２本の通路に集合され、さらに、中間排気管３４の下流部に連結された単一の集合排気管３８によって１本の通路に集合されている。本実施形態のような４気筒エンジンの場合、２本の区域２Ｐを長くとることにより、エンジンの中速域においてエンジン出力が向上する。
【００１８】
図３は、図１の排気装置の側面図であり、図４、図５、図６および図７はそれぞれ、IV−IV線、V−V線、VI−VI線およびVII−VII線に沿った断面図である。図３に示すように、４本の排気管３２の下流端部３２ａが区画排気管部３５に、溶接のような接続手段で接続され、排気管３２と区画排気管部３５とで排気管アセンブリ６２を形成している。区画排気管部３５の上流部は、図４に示すように、上下に配置されたまゆ形の一対の外壁６４，６４を有しており、これら外壁６４，６４の内側に、略水平に並んだ２つの排気管３２，３２が嵌合され、外壁６４の上流端縁で溶接されている。外壁６４は、上下２つ割りの半体同士をフランジ部で溶接したものである。排気管３２，３２の下流端部３２ａ，３２ａ（図３）同士は接触部分３２ｂで溶接されている。下流端部３２ａは、図３に示すように、区画排気管部３５の上流部内で終端している。
【００１９】
区画排気管部３５の下流部は、図５に示すように、外壁６４，６４が略半円形状に変形され、対向する外壁６４，６４の平坦部同士が重合されて、隔壁５３の一部分５３ａ，５３ｂを形成している。こうして、区画排気管部３５の出口４０は、隔壁５３により縦横に区画、具体的には、ほぼ十字状に延びる隔壁５３により、各排気管３２に対応する隣接した４つの小通路部３５ａａ，３５ａｂ，３５ｂａ，３５ｂｂに区画されている。隔壁５３は、外壁６４の前記平坦部が重合されて略水平に延びる隔壁５３ａ，５３ｂと、外壁６４とは別体の板材からなる上下方向に延びる隔壁５３ｃ，５３ｄとを有している。こうして、区画排気管部３５は、隔壁５３によって区画された前記４つの排気通路を２つずつ含む第１および第２の排気管対３５ａ、３５ｂから構成されている。
【００２０】
第１の排気管対３５ａは、前述のとおり横断面形状が略半円形状の外壁６４を有し、その内側に、円弧状の内壁６６と略鉛直に延びる隔壁５３ｃとが設けられ、隔壁５３ｃで区画された横並びの２つの小通路３５ａａ、３５ａｂを有している。外壁６４と内壁６６との間には消音用のメタルウール６８が充填されている。第２の排気管対３５ｂも同様な構造であり、略鉛直に延びる隔壁５３ｄで区画された小通路３５ｂａ，３５ｂｂを有している。上側の小通路３５ａａ，３５ａｂと下側の小通路３５ｂａ，３５ｂｂとの間は、各外壁６４，６４の平坦部により形成された隔壁５３ａ，５３ｂにより区画されている。これにより、排気管３２から区画排気管部３５の出口までは４本の区域４Ｐとなっている。
【００２１】
図３に戻って、排気通路３７の一部を形成する集合排気管３８の上流部であって、集合排気管３８内に触媒コンバータ４３が収納され、この集合排気管３８内に触媒コンバータ４３が装着されている。触媒コンバータ４３の下流側は、図７に示すように、排気通路３７を２つの互いに平行な通路部分に区画する仕切り板５２によって仕切られた２つの触媒導出通路３８ａ，３８ａが形成されている。仕切り板５２は排気ガスＧの流れ方向に沿って延びており、仕切り板５２の上下に触媒導出通路３８ａ，３８ａを形成している。この実施形態では、仕切り板５２の径方向の中央部が波形に曲げられた形状となっているが、直線形状や、その他の形状であってもよい。
【００２２】
図３に戻って、中間合流排気管部３６は、排気管アセンブリ６２および集合排気管３８とは別体であり、排気管アセンブリ６２の区画排気管部３５と、集合排気管３８との間に溶接されて、触媒コンバータ４３の上流側、つまり集合排気管３８の上流側で、排気管３２の出口に連通する区画排気管部３５の出口４０よりも下流側の排気通路を形成する。この中間合流排気管部３６は、仕切り板５１によって、２つの互いに平行な通路部分に区画されている。図６に示すように、仕切り板５１は排気ガスＧの流れ方向に沿って延びており、仕切り板５１の上下に、２つの互いに略平行な通路部分である触媒導入通路３６ａ，３６ａを形成している。このように図３の仕切り板５１の上流端５１ｂから仕切り板５２の下流端５２ｂまでは２本の区域２Ｐとなっており、仕切り板５２の下流端５２ｂから下流側の排気通路は１本の区域１Ｐとなっている。
【００２３】
仕切り板５１は平板からなり、排気ガスＧの流れ方向から見て、上述の４つの出口４０を縦横に区画する隔壁５３と完全に重合しないように設定されている。この実施形態では、仕切り板５１は、前記第１および第２の排気管対３５ａ，３５ｂを区画する略平坦な隔壁５３ａ，５３ｂに対して、横断面の中心Ｃまわりに所定角度αだけ回転した位置にある。この所定角度αは、隔壁５３ａ，５３ｂの接触面Ｓ（図５）の出口端を通る直線Ｌ１と、仕切り板５１の入口端面の中心線Ｌ２とのなす角である。この所定角度αの範囲は３〜１８°であり、好ましくは５〜１５°、より好ましくは７〜１０°である。
【００２４】
仕切り板５１は、例えば、鋼板を折り曲げ加工により成形したもので、両端の耳部５１ｃ、５１ｃと略平坦な本体部５１ｄとを有している。耳部５１ｃ、５１ｃはステンレス製の中間合流排気管部３６の内周に沿うように折り曲げられており、中間合流排気管部３６と仕切り板５１の耳部５１ｃ、５１ｃとが、配管の外部からプラグ溶接により接合されている。本体部５１ｄには、２つの触媒導入通路３６ａ，３６ａを連通させる連通孔５１ａが設けられ、この連通孔５１ａに臨んで排気ガスセンサ５５が配置されている。
【００２５】
中間合流排気管部３６における触媒コンバータ４３（図３）の上流側近傍箇所に、センサボス部を形成するナット５４が溶接されている。ナット５４は、中間合流排気管部３６の上半部に位置し、二点鎖線で示した排気ガスセンサ５５がねじ込みにより取り付けられるねじ孔５４ａを有している。排気ガスセンサ５５は、その先端部５５ａが斜め下方の連通孔５１ａを向いて上側の触媒導入通路３６ａ内に臨むように傾斜して配置されている。この排気ガスセンサ５５は、触媒コンバータ４３（図３）での排気ガスＧの再燃焼を円滑に行うことを目的として、触媒コンバータ４３の上流側近傍箇所の排気ガスＧの成分、この例では酸素量を検出するものであり、仕切り板５１に設けられた連通孔５１ａを介して混じり合った二つの触媒導入通路３６ａ，３６ａ内の排気ガスＧの酸素量を検出する。
【００２６】
要部の水平断面図である図８に示すように、区画排気管部３５における４つの通路の出口４０と、仕切り部材５１の上流端部５１ｂとの間に隙間６０が存在する。上述のように、排気通路３７は排気管アセンブリ６２、中間合流排気管部３６および集合排気管３８からなり、排気管アセンブリ６２と中間合流排気管部３６、および集合排気管３８と中間合流排気管部３６とを溶接などの固着手段により接合しているが、この実施形態では、排気管アセンブリ６２と中間合流排気管部３６との接合部に隙間６０が形成されている。つまり、中間合流排気管部３６における絞られた入口部３６ｃと、排気管アセンブリ６２の分岐排気管部３５における下流端部３５ｃとが嵌合している部分に隙間６０が形成されている。なお、隙間６０は無くてもよい。
【００２７】
上記構成によれば、触媒４３の上下流の排気通路が、仕切り板５１，５２によりそれぞれ区画され排気管２本の区域を形成し、仕切り板５１が、排気ガスの流れ方向から見て、４つの出口４０を縦横に区画する隔壁５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄと完全に重合しないように設定されているので、排気管２本の区域の長さを維持してエンジン中速域での性能を確保しつつ、排気管２本の区域において排気管ガスの適度な混合が行われる。すなわち、第１の排気管対３５ａの出口から出た排気ガスＧが一方の触媒導入通路３６ａに、第２の排気管対３５ｂの出口から出た排気ガスＧが他方の触媒導入通路３６ａに、それぞれ完全に分かれて流入するのではなく、第１および第２の排気管対３５ａ，３５ｂの排気ガスが混合されるので、エンジン高速域でのライダーのフィーリングを向上させることができる。また、排気通路３７は排気管アセンブリ６２、中間合流排気管部３６および集合排気管３８からなるので、中間合流排気管部３６における仕切り板５１を所定角度回転させるだけ、すなわち、排気管アセンブリ６２および集合排気管３８は従来の構造を維持したままで、第１および第２の排気管対３５ａ、３５ｂ内の排気ガスを混合させることができる。
【００２８】
上記回転角度αの範囲は３〜１８°であり、好ましくは５〜１５°、より好ましくは７〜１０°である。３°未満であると、混合が促進されず、１８°を超えると、混合が進みすぎて２本区域を設けることの効果である中速域での出力向上が達成し難い。また、排気管の出口４０と、仕切り板５１の上流端部５１ｂとの間に隙間６０が存在するので、排気ガスの混合がさらに促進され、エンジン高速域でのライダーのフィーリングをより向上させることができる。さらに、仕切り板５１に２つの触媒導入通路３６ａ，３６ａを連通させる連通孔５１ａが設けられ、この連通孔５１ａに臨んで排気ガスセンサ５５が配置されているので、２つの触媒導入通路３６ａ，３６ａがあるにも関わらず、１つの排気ガスセンサ５５で触媒導入前のガスの成分が検出されるから、部品点数を減らすことができる。
【００２９】
上記実施形態では、隔壁５３は、重合されて略水平に延びる隔壁５３ａ，５３ｂと、上下方向に延びる隔壁５３ｃ，５３ｄとからなっているが、隔壁５３ａ，５３ｂおよび隔壁５３ｃ，５３ｄの一方、例えば、図９（ａ）に示すように、隔壁５３ｃ，５３ｄが斜めを向いていてもよく、また、図９（ｂ）に示すように、双方が斜めを向いていてもよい。さらに、図９（ｃ）に示すように、重合されるのは、上下方向に延びる隔壁５３ｃ，５３ｄであってもよい。
【００３０】
以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣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、仕切り板５１は、第１および第２の排気管対３５ａ，３５ｂを区画する略平坦な隔壁５３ａ，５３ｂに対して、横断面の中心Ｃまわりに所定角度回転させることで、排気ガスを混合させているが、仕切り板５１の断面形状を波形やＬ字形状にして混合させてもよい。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。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る排気装置を備えた自動二輪車を示す側面図である。
【図２】同上排気装置の平面図である。
【図３】同上排気装置の側面図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿った断面図である。
【図５】図３のV−V線に沿った断面図である。
【図６】図３のVI−VI線に沿った断面図である。
【図７】図３のVII−VII線に沿った断面図である。
【図８】同上排気装置の要部の水平断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、同上排気装置の区画排気管部の変形例を示す横断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
３２      排気管
３４      中間排気管
３５      区画排気管部
３６      中間合流排気管部
３６ａ    触媒導入通路
３８      集合排気管
４３      触媒
５１      仕切り板
５１ａ    連通孔
５３      隔壁
５５      排気ガスセンサ
６０      隙間
Ｅ        エンジン
【図１】
2010101279.tif 000003
【図２】
2010101279.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010101279.tif 000008
【図７】
2010101279.tif 000009
【図８】
2010101279.tif 000010
【図９】
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