(57)【要約】【課題】排気管レイアウトの自由度等を有効に向上し得る内燃機関の排気管構造を提供する。【解決手段】略水平配置されたシリンダを車体フレームに突設したエンジン１１と、エンジン１１のシリンダヘッド１２Ｂ内の燃焼室から燃焼ガスを排出する排気管１９と、排気管１９の途中に配置された触媒２１Ａとを備える。触媒２１Ａの端部を保持する触媒保持部２２は、排気管１９の中心軸を通る平面で二分割されて形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略水平配置されたシリンダを車体フレームに突設したエンジンと、前記エンジンのシリンダヘッド内の燃焼室から燃焼ガスを排出する排気管と、前記排気管の途中に配置された触媒とを備えた内燃機関における排気管構造であって、
前記触媒の端部を保持する触媒保持部は、前記排気管の中心軸を通る平面で二分割されて形成されたことを特徴とする内燃機関の排気管構造。
【請求項２】
前記触媒保持部は、排気上流側で前記触媒を保持することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気管構造。
【請求項３】
前記触媒保持部は、前記触媒の直上流から曲げて形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気管構造。
【請求項４】
前記触媒保持部は、前記触媒に向かって断面積が徐々に大きくなるよう形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気管構造。
【請求項５】
前記触媒保持部は、前記エンジンの下方に配置されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気管構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動二輪車等の車両におけるエンジンの排気管（エキゾーストパイプ）の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動二輪車等の車両において、エンジンから排出される排気ガスを清浄化して、無害にした状態で大気に放出する排気浄化装置を備えている。この排気浄化装置として触媒を用いるものにおいて、例えば特許文献１に記載のものでは、一端がエンジンに接続されると共に他端が消音器（マフラ）に接続される排気管の途中に触媒ユニットが配置される。
【０００３】
この例をはじめとして、例えば図８に示すように排気管１上に触媒を設ける場合、触媒ユニット２の排気上流側及び下流側にてそれぞれ、接続部材であるテーパ管３，４を介して排気管１に接続される。なお、触媒ユニット２において、ケーシング５内に触媒６が装着されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０８３３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、テーパ管３，４は排気管１と触媒ユニット２との直径差に応じて、一定の長さを確保する必要があった。その結果、触媒ユニット２と合せた全体の直線部分の長さｌが長くなり、排気管１の取回しに著しい制約を受けざるを得なかった。このため触媒ユニット２を含めた排気管１のレイアウトの自由度が制限される等の問題があった。
【０００６】
本発明はかかる実情に鑑み、排気管レイアウトの自由度等を有効に向上し得る内燃機関の排気管構造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】
【０００７】
本発明の内燃機関の排気管構造は、略水平配置されたシリンダを車体フレームに突設したエンジンと、前記エンジンのシリンダヘッド内の燃焼室から燃焼ガスを排出する排気管と、前記排気管の途中に配置された触媒とを備えた内燃機関における排気管構造であって、前記触媒の端部を保持する触媒保持部は、前記排気管の中心軸を通る平面で二分割されて形成されたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の内燃機関の排気管構造において、前記触媒保持部は、排気上流側で前記触媒を保持することを特徴とする。
また、本発明の内燃機関の排気管構造において、前記触媒保持部は、前記触媒の直上流から曲げて形成されたことを特徴とする。
また、本発明の内燃機関の排気管構造において、前記触媒保持部は、前記触媒に向かって断面積が徐々に大きくなるよう形成されたことを特徴とする。
また、本発明の内燃機関の排気管構造において、前記触媒保持部は、前記エンジンの下方に配置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、触媒保持部は典型的にはプレス加工により断面積の高い自由度を確保しながら形成可能である。これにより曲げ等の製造性を考慮することがなく、排気性能向上に最適且つ有効な断面積で形成することができる。触媒保持部は触媒の上流側に配置され、エキゾーストポート至近位置の狭小スペースに配置可能な形状に形成することができるので、有効に排気性能を向上しながらレイアウトの自由度向上を効果的に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る自動二輪車の全体構成を示す側面図である。
【図２】本発明に係るパワーユニットが車両に搭載された状態を示す側面図である。
【図３】本発明に係るパワーユニットが車両に搭載された状態を示す下面図である。
【図４】本発明に係るパワーユニットの正面図である。
【図５】本発明に係るパワーユニットの下面図である。
【図６】本発明による排気管構造の要部斜視図である。
【図７】本発明による排気管構造の要部を示す（ａ）は長手方向に沿う断面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図８】従来の排気管構造の要部を示す（ａ）は長手方向に沿う断面図、（ｂ）は（ａ）のII−II線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づき、本発明による内燃機関の排気管構造における好適な実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る自動二輪車の側面図である。先ず、図１を用いて、自動二輪車の全体構成について説明する。なお、図１を含め、以下の説明で用いる図においては、必要に応じて車両の前方を矢印Ｆｒにより、車両の後方を矢印Ｒｒにより示し、また、車両の側方右側を矢印Ｒにより、車両の側方左側を矢印Ｌにより示す。
【００１２】
車両１００は、鋼製或いはアルミニウム合金製でなる複数の車体フレームにより車体骨格を形成し、車体フレームに対する各種部品の艤装を経て構成される。なお、車体フレームの構成例として図２及び図３を適宜参照する。車体フレームの一部であるダウンチューブ１０１は、その前端がステアリングヘッドパイプ（図示せず）に結合され、該ステアリングヘッドパイプから略下方向に向けて延出し、その下端部付近には左右一対のアンダーフレーム１０２が接続される。これらのアンダーフレーム１０２は略後方に延出する。ダウンチューブ１０１の後端部には、左右方向に延出するブリッジパイプ１０３が結合し、このブリッジパイプ１０３の左右両端には車体フレームの一部として左右一対で構成されるリヤフレーム１０４が結合し、それぞれが概して後上方に傾斜して延出する。
【００１３】
上述したステアリングヘッドパイプは、フロントフォーク１０５を回動可能に支持し、フロントフォーク１０５の上端にはハンドルバー１０６が固定されると共に、その下端側には前輪１０７が回転可能に支持される。
【００１４】
更に、ブリッジパイプ１０３の後側には、一対のリヤフレーム１０４の間に挟まれるように、エンジン１１を含むスイング式パワーユニット１０が支持される。このパワーユニット１０は、エンジン１１のシリンダアセンブリ１２、クランクケース１３、及びベルト／プーリを用いてなる無段変速機を内包する動力伝動装置１４等をユニット化してなり、クランクケース１３から前方に延出した一対のステー１５を介して、車体フレーム側の揺動支点であるスイング軸１０８のまわりに上下方向に揺動可能に支持される。本実施形態では２つの揺動支点を持ち、即ちスイング軸１０８を支持する一対のブラケット１０９が左右方向に間隔をあけてブリッジパイプ１０３の後側に後方へ延出し、これらのブラケット１０９がスイング軸１０８Ａのまわりに揺動可能に支持される。なお、エンジン１１の右側は図２のようにエンジンカバー１６によって覆われている。
【００１５】
パワーユニット１０は車両後方側にて、動力伝動装置１４を介して後輪１１０（図１参照）を回転可能に支持する。このためパワーユニット１０と後輪１１０は一体的にスイング軸１０８のまわりに揺動し、つまりパワーユニット１０全体としてスイングアームとして機能する。なお、後輪１１０の車軸側とリヤフレーム１０４との間はショックアブソーバ（図示せず）によって連結される。
【００１６】
また、図１に示されるようにパワーユニット１０の上方には、ライダーが着座するためのシート１１１が設置される。アンダーフレーム１０２（図２、図３）の上方にはシート１１１に着座したライダーが足を載せるステップボード１１２が、図示しないステップフレームを介して支持される。なお、ステップボード１１２は車両外観を構成するレッグフレームカバーと一体的に形成される。また、パワーユニット１０とシート１１１との間にはシート１１１により開閉される、物品等の収納スペースとして形成されたラゲッジボックス１１３（詳細な図示を省略する）を有する。
【００１７】
車両外観としては、各種車体カバーが車体フレーム等の適所に支持されて被着される。フロントレッグシールド１１４は車両前面側を覆うと共にウィンカ等が実装され、上述のステップボード１１２と一体的に連なる。リヤフレームカバー１１５はシート１１１の下方乃至車両後方側を覆うと共に、ウィンカやブレーキランプが実装される。後輪１１０の上方はリヤフェンダ１１６によって覆われる。
【００１８】
パワーユニット１０は上述したようにエンジン１１及び伝動装置１４を含み、これらを一体化したものである。パワーユニット１０が車両１００に搭載された状態で、図２及び図３のように車両前側からエンジン１１のシリンダアセンブリ１２及びクランクケース１３、そして伝動装置１４の順で並ぶ配置構成になっている。パワーユニット１０内には車体フレームに突設された単気筒空冷式のエンジン１１が含まれるが、この例ではエンジン１１のシリンダ軸線が車両前後方向に沿って略水平となるように配置される。
【００１９】
次に、図４及び図５をも参照してパワーユニット１０について更に説明する。パワーユニット１０において、車両後方側に位置する動力伝動装置１４の上面側に搭載されたエアクリーナ（詳細な図示を省略する）を有し、このエアクリーナの前側にスロットルボディ１７が結合する。スロットルボディ１７から前方にインテークパイプ（吸気管）１８が延出し、このインテークパイプ１８を介してエンジン１１に混合気が供給される。ここで、エンジン１１のシリンダアセンブリ１２は、シリンダヘッドカバー１２Ａ、シリンダヘッド１２Ｂ及びシリンダ１２Ｃがクランクケース１３側へ順次結合してなる。インテークパイプ１８は図４に示されるように、シリンダヘッド１２Ｂ内のインテークポート（吸気ポート）に連通し、これらの吸気通路を介してエアクリーナからシリンダヘッド１２Ｂのインテークポートに清浄化された空気が供給される。
【００２０】
エンジン１１の排気系において、シリンダヘッド１２Ｂの下面側においてやや左寄りにエキゾーストポート（排気ポート）が形成されており、このエキゾーストポートに接続するエキゾーストパイプ（排気管）１９が後方へと湾曲しながら延出する。なお、エキゾーストパイプ１９にはシリンダヘッド１２Ｂ内の燃焼室から燃焼ガスが排出される。エキゾーストパイプ１９は車両後方においてマフラ２０に接続するが、図２〜図５に示されるようにエキゾーストパイプ１９の途中に触媒ユニット２１が配置される。触媒ユニット２１は図５等に示されるように排気上流側と下流側のそれぞれで触媒保持部である保持部材２２，２３を介してエキゾーストパイプ１９に接続される。
【００２１】
ここで、エキゾーストパイプ１９及びマフラ２０等の取付構造において、エキゾーストパイプ１９は図５に示されるようにその前端にてブラケット２４を介して、この例では一対のボルト２５によってシリンダヘッド１２Ｂに締着固定される。また、マフラ２０は図２に示されるように、前方に延出するように固着したブラケット２６を介して、一対のボルト２７によってクランクケース１３の後部付近に締着固定される。なお、このブラケット２６の下部はエキゾーストパイプ１９とも結合する。
【００２２】
エンジン１１とマフラ２０の間を接続するエキゾーストパイプ１９は、上記のようにエンジン１１から後方へ湾曲しながら延設される。本実施形態におけるエキゾーストパイプ１９の具体的な湾曲具合を、触媒ユニット２１を含めて説明すると、先ずシリンダヘッド１２Ｂの下面側おいて図４等に示されるように右方へ湾曲して略水平に延出する。クランクケース１３と略同程度の幅まで右側へ延出し、後方へと湾曲後そのまま後方を指向してクランクケース１３の右下側付近を通り、マフラ２０の前端部に接続される。
【００２３】
本発明において特に、排気上流側の保持部材２２は、エキゾーストパイプ１９の中心軸Ｚを通る平面で二分割されて形成される。図６及び図７は保持部材２２まわりの構成例を示しており、保持部材２２は触媒ユニット２１の上流側でこれを保持する。ここで、触媒ユニット２１は例えば円筒状のケーシング２８内に触媒２１Ａを収容し、ケーシング２８の周囲にはカバー２９が被着する。保持部材２２はその後側一端がケーシング２８の前端部外周に嵌合するかたちで結合し、前側他端はエキゾーストパイプ１９の外周に嵌合するかたちで結合する。なお、排気下流側の保持部材２３はケーシング２８の後端部外周に嵌合するかたちで結合する。ここで、触媒２１Ａは早期活性化用であり、マフラ２０の前端部内には図２等に示すようにメイン触媒２１Ｂが装着されている。
【００２４】
この例では保持部材２２は、典型的には上下に半割りとしたアッパハーフ材２２Ａ及びロアハーフ材２２Ｂが溶接により結合してなる所謂、最中構造を有し、両者の結合部２２ａではアッパハーフ材２２Ａがロアハーフ材２２Ｂに対して外側から重なるように結合する。なお、これらアッパハーフ材２２Ａ及びロアハーフ材２２Ｂはそれぞれプレス加工により形成される。
また、上述のように保持部材２２の後側一端はケーシング２８の前端部外周に嵌合するが、触媒２１Ａの直上流から左方へ曲げて形成される。この場合、保持部材２２の全体形状として、典型的には図示例のように例えば１／４円周程度の長さを有する円弧状とするが、この長さや曲率等は適用車種等に応じて適宜設定可能である。
【００２５】
更に、保持部材２２は上記のように湾曲形成されることに加えて、その断面積は触媒ユニット２１に向かって徐々に大きくなるよう形成される。この場合、保持部材２２の断面積に変化の仕方として、保持部材２２の長さに略比例するように形成し、あるいは比例以外の仕方で徐々に大きくなるよう形成するものであってもよい。
【００２６】
パワーユニット１０に組み込まれた保持部材２２は、図４及び図５のようにエンジン１１、即ちシリンダヘッド１２Ｂやクランクケース１３の下方に位置するように配置される。また、パワーユニット１０が車体フレームに搭載された状態では、図２あるいは図３に示されるように保持部材２２は、前後方向ではスイング軸１０８とスイング軸１０８Ａの間で、上下方向ではシリンダヘッド１２Ｂとブラケット１０９（右側）の間のスペースに右側から入り込むように配置される。
【００２７】
上記構成を有するパワーユニット１０の特に排気系において、エンジン１１が始動すると、シリンダヘッド１２Ｂ内の燃焼室からエキゾーストポートを介してエキゾーストパイプ１９へと燃焼ガスが排出される。この燃焼ガスは保持部材２２内を通って、触媒ユニット２１に流入する。触媒ユニット２１内の触媒２１Ａは排気ガスによって加熱されることで早期活性化が図られ、その排気ガスは更にマフラ２０を通って最終的にはテールパイプ２０ａからへ排出される。
【００２８】
本発明の排気管構造において、先ず保持部材２２はアッパハーフ材２２Ａ及びロアハーフ材２２Ｂにより二分割構成されている。これらの半割り材は各別にプレス加工で極めて容易且つ精度よく形成することができ、保持部材２２として特に断面積における形状自由度が大きい、即ち保持部材２２の断面積を自由に設定・変化させて形成することができる。通常、この種のエキゾーストパイプの製造にはベンダー等のパイプ曲げ装置を使用して形成するが、形状や寸法精度等の品質を確保するのが極めて難しい。そして、製造されたエキゾーストパイプ内部に形成される排気通路は、実車の排気性能に著しく影響する。本発明によれば、上記のようにプレス加工により断面積の高い自由度を確保しながら形成可能である。これにより曲げ等の製造性を考慮することがなく、その際、排気通路の形状自由度が大きいため排気性能向上に最適且つ有効な断面積で形成することができる。
【００２９】
また、保持部材２２は触媒ユニット２１の上流側に配置され、上流側に対して二分割構造とすることによる形状自由度大の効果を発揮させる。保持部材２２は前述のようにエキゾーストポート至近位置の狭小スペースに配置されるが、そのような狭小スペースでも無理なく配置可能な形状に形成することができるので、触媒２１Ａの早期活性化に効果的な位置に配置し、この結果、有効に排気性能を向上することができる。このように触媒ユニット２１を配置するにあたり、そのレイアウトの自由度向上を達成することができる。
【００３０】
また、保持部材２２は、触媒２１Ａの直上流からエキゾーストポートに向くように曲げて形成される。従来例で説明したようにテーパ管を用いてエキゾーストパイプと触媒を接続する場合、全体としての直線部分が長くならざるを得なかった。これに対して本発明では保持部材２２を二分割構成とすることで、かかる直線部分を実質的に省略することができる。そして、この点でも特に触媒２１Ａ上流側のエキゾーストパイプ１９の長さ短縮による触媒２１Ａの早期活性化、更にはそのレイアウトの自由度向上を達成することができる。
【００３１】
また、保持部材２２は、触媒２１Ａに向かって断面積が徐々に大きくなるように形成される。つまり保持部材２２の径が拡径するようにテーパ状とすることで、排気の抵抗(触媒２１Ａへの流入及び流出)を低減することができる。これは、二分割構成による形状自由度が大きくなったことで実現できるものである。仮に保持部材２２の曲げ度合いが大きい、即ち曲率半径が小さいと排気抵抗が大きくなるが、触媒２１Ａに向かって拡径するテーパ状とすることによって抵抗増大の要因を極めて小さくすることができる。
【００３２】
更に、保持部材２２は、エンジン１１の下方に配置される。前述のようにエンジン１１の下方の空間には、スイング軸１０８やブラケット１０９等の複数の周辺部材が狭小スペースに配置されている。本発明の保持部材２２は形状的に大きな自由度を有しているため、このような狭い空間に対してレイアウト上で極めて大きな効果ある。同時に保持部材２２はエンジン下方に配置されるため、エキゾーストポートの直ぐ下流に配置される触媒２１Ａに対して早期活性化の実効性に優れている。
【００３３】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
例えば、保持部材２２は上下に半割りとした例を説明したが、その割り方向は上下方向から適度に傾斜した場合も含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  パワーユニット、１１  エンジン、１２  シリンダアセンブリ、１２Ａ  シリンダヘッドカバー、１２Ｂ  シリンダヘッド、１２Ｃ  シリンダ、１３  クランクケース、１４  伝動装置、１５  ステー、１６  エンジンカバー、１７  スロットルボディ１７、１８  インテークパイプ、１９  エキゾーストパイプ、２０  マフラ、２０ａ  テールパイプ、２１  触媒ユニット、２１Ａ  触媒、２２，２３  保持部材、２４，２６  ブラケット、２８  ケーシング、２９  カバー、１００  車両。
【図１】
2013036422.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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