JPH06330740A - 自動二輪車の触媒付排気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、排気管等の設計自由度を狭めずに触
媒を搭載することのできる触媒付排気装置を提供するこ
とを目的としている。 【構成】本発明の自動二輪車の触媒付排気装置は、多気
筒エンジン(6) の各気筒(6a,6b) の排気孔にそれぞれ排
気管(7,8) を連結し、各排気管(7,8) を車両後方に向か
って延ばすと共に、それらの排気管(7,8) を下流で合流
させ、該合流された排気管(26)をマフラ(16)に連結して
構成した排気装置(1) における、各排気管(7,8)が合流
する位置に各排気管(7,8) に跨がるように、各排気管別
の通路(7',8') を備えた触媒(22)を介装し、各排気管
(7,8) の管の長さを実質的に触媒(22)の下流端まで確保
することができるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、触媒を設けた多気筒エ
ンジンに使用する排気装置、特に触媒を備えた排気装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、環境問題等に鑑みて、排気ガ
スの清浄を図るために排気装置に触媒を介装することは
行われている。一方、上記排気管とマフラとからなる排
気装置は、車両重量、コスト等種々の面からその設計自
由度を制限される場合が多く、例えば、多気筒エンジン
を搭載する自動二輪車に採用される排気装置の場合に
は、車両重量が重くなりすぎないこと、自動二輪車自体
のコストが高くなりすぎないこと、車両全体のデザイン
を壊さないこと等種々を考慮して、各気筒に繋がる排気
管を下流側で合流させ、該合流した後の排気管をマフラ
に繋いで、マフラの数を減らす等の構成が採られている
ことが多い。従って、上記した排気装置に触媒を介装す
る場合にも当然に同じような問題が発生するので、上記
したような多気筒のエンジンを搭載する自動二輪車に触
媒を介装する場合は通常、各気筒からの排気管が合流し
た後の排気管に触媒を介装することが多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記したように排気管
を下流側で合流させた後に一つの触媒を設けると、各排
気管からの排気ガスがマフラで混合する前に触媒で混合
してしまう、すなわち、各気筒からの排気管の菅長が触
媒で制限されてしまうことになる。しかし、自動二輪車
における排気管の長さは排気ガスの脈動等の関係で、エ
ンジンのポテンシャルを確保するのに重要な役割を果た
している一方で、前記したように、排気装置自体が、種
々の面から設計自由度を制限されているので、排気装置
の設計が非常に困難になってきていることから考えて、
触媒で排気管の菅長を制限して、さらに排気装置の設計
自由度を制限することは好ましくない。この問題は、例
えば、小排気量のエンジンで低速トルクを得ようとす
る、すなわち、長い排気管長を必要とする一方で、車両
重量、デザイン等の面から排気管長を触媒を介装する前
の排気管の長さ以上にすることは好ましくない等の制限
が与えられる場合等に顕著に現れる。これを解決する手
段としては、各排気管に各々触媒を設ける方法が考えら
れるが、排気ガスを浄化するには相当の大きさの触媒を
必要とするので、これを各排気管毎に設けたのでは、や
はり、車両のデザイン上の問題や、車両重量、コスト上
の問題が生じてしまう。上記したような理由から、従来
から排気装置自体の設計自由度を狭められることなく触
媒を設けることができる構造の触媒付排気装置の出現が
望まれている。そこで本発明は上記したような要望に応
じるべく、排気管等の設計自由度を狭めずに触媒を搭載
した触媒付排気装置を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の自動二輪車の触媒付排気装置は、多気
筒エンジンの各気筒の排気孔にそれぞれ排気管を連結
し、各排気管を車両後方に向かって延ばすと共に、それ
らの排気管を下流で合流させ、該合流された排気管をマ
フラに連結して構成した排気装置において、各排気管が
合流する位置に各排気管に跨がるように、各排気管別の
通路を備えた触媒を介装し、各排気管の管長を触媒の下
流端まで確保することができるようにしたこを特徴とす
るものである。

【０００５】

【作用】上記したように構成された本発明の触媒付排気
装置においては、エンジンが始動すると、各気筒からの
排気ガスが各排気管を流れる。これらの排気ガスは、下
流に設けられた触媒を通る際にも触媒における各排気管
別の通路を通る。したがって、各排気管の管の長さは実
質的に触媒の下流端まで維持されていることになる。

【０００６】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の触媒付排
気装置の一実施例について説明する。 図１は本発明
の触媒付排気装置１を採用した自動二輪車２の概略側面
図、図２にエンジン６、エアクリーナ９及び本発明の触
媒付排気装置１の詳細を示す概略側面図、図３に本発明
の触媒付排気装置１を構成する各構成要素の位置関係を
示す概略上面図を各々示している。

【０００７】図中３はフレームを示しており、このフレ
ーム３はフロントフォーク４が回動自在に設けられたヘ
ッドパイプ3aと、このヘッドパイプ3aに固着された左右
一対のメインフレーム3b及びダウンチューブ3cとから構
成されている。左右一対のメインフレーム3b間には、ク
ロスパイプ3d,3e 及びピボット軸15が架設されており、
クロスパイプ3eから延びるブラケット（符号なし）とク
ロスパイプ3dに設けられたアーム（符号なし）との間に
はリアショックアブソーバ13が設けられ、また、ピボッ
ト軸15には左右一対のスイングアーム15a が設けられて
いる（図２参照）。メインフレーム3bの上部には燃料タ
ンク５及びエアクリーナ９が固設されている。

【０００８】図中６は、前側気筒6aと後側気筒6bとをク
ランクケース6cにＶ型に配置したＶ型２気筒エンジンを
示しており、このエンジン６はメインフレーム3bの下方
の、メインフレーム3bとダウンチューブ3cとに囲まれた
空間に、その各気筒6a,6b が前後に位置するように、パ
イプ6d,6e,6fで懸架され、そして、該エンジン６に触媒
付排気装置１（以下、単に排気装置と称する）が設けら
れている。また、エンジン６はその後壁6gが一部欠けた
ような形状をしており、側壁に設けられたスプロケット
カバー6hと共に、後述する後側排気管８が通過し得る凹
所を形成している（図３参照）。図中11は自動二輪車２
を前方から側方にかけて覆うカウルを示しており、この
カウル11はその前側下部にフロントフォーク４等の前輪
12に関する部材が挿通し得る大きな開口11a が設けられ
ている。尚、図中14は後輪を示している。排気装置１は
エンジン６の各排気孔へ繋がる排気管７，８とこれら排
気管７，８の下流に設けられたマフラ装置16と、各排気
管７，８への二次空気の導入を制御する制御ユニット10
とから構成されている。

【０００９】以下、排気装置１の構成を詳細に説明す
る。エンジン６の前側気筒6aの排気孔には排気管７（以
下前側排気管７と称する）が接続されており、この前側
排気管７はエンジン６の排気孔からエンジン６の下方を
通るようにして車両後方に向かって延びている。該前側
排気管７は、間にハニカム式の副酸化触媒19（以下、単
に副触媒19と称する）が介装された管17を管18で覆った
二重管構造になっている。エンジン６の後側気筒6bの排
気孔には、排気管８（以下後側排気管８と称する）が接
続されており、この後側排気管８には、クロスパイプ3
d、懸架パイプ6d及びピボット軸15を避けた位置にハニ
カム式の副酸化触媒20（以下、単に副触媒20と称する）
が介装されている。上記した２つの排気管７，８は、内
部が仕切り壁21a によって通路7',8' に仕切られた見か
け上一本の合体排気管21に接続され、該合体排気管21は
車両後方に向かって延びてハニカム式の主酸化触媒22
（以下、単に主触媒22と称する）に接続されている。

【００１０】図４(a) に合体排気管21と主触媒22との連
結部分の詳細を表わす断面図を、図４(b) に図４(a) に
おけるＡ−Ａ断面図を各々示す。図面に示すように、合
体排気管21は内部が仕切り壁21a によって仕切られ、上
側の通路が前側排気管７から繋がる排気路7'、下側の通
路が後側排気管８から繋がる排気路8'になっており、前
述のように見かけ上は一本の排気管となっている。この
合体排気管21はその下流端に合体排気管21の下流端の径
より小さい径で下流方向に向かってテーパ状に拡径した
連結管24が気密に嵌合され、この連結管24と、連結管24
の下流端とほぼ同径の径を有する主触媒22とが管25によ
って結合されており、前記仕切り壁21aによって主触媒2
2まで上下の通路7',8' に分割されている。さらに主触
媒22の下流側には主触媒22とマフラ装置16との間を連結
する連結管26が管27によって結合されている。尚、前記
した連結管26はその内部に仕切り板を有さない一穴構造
になっており、この連結管26で前側排気管７及び後側排
気管８は合流する。主触媒22は前記した２つの副触媒1
9,20 に比べて浄化効率の高い大型のものであり、各気
筒6a,6b から排気される排気ガスはこの主触媒22を通過
する際に浄化されて、前記連結管26を介してマフラ装置
16に流れ、マフラ装置16で消音された後に大気中に排気
される。

【００１１】一方、エンジン６の上部にはエアクリーナ
９が設けられており、該エアクリーナ９は上部に設けら
れた吸入ダクト9aから外気を導入し、その内部に設けら
れたエレメント（図示せず）で外気を浄化したあと、そ
の下方からキャブレタを介してエンジン６へ混合気を供
給するように構成されている。また、このエアクリーナ
９と前記排気管７，８との間には制御ユニット10が設け
られている。該制御ユニット10は、連結管39を介してエ
アクリーナ９に接続されているバルブ装置32と、一端が
該バルブ装置32に接続され、他端がゴム製のジョイント
（符号なし）を介して前側排気管７及び後側排気管８の
上流部分に各々接続される二次空気導入管28,29 とから
構成され、二次空気の空気量、供給タイミング等を制御
しながな排気管７，８に二次空気を供給する。

【００１２】バルブ装置32の詳細な構成を示すために図
５(a) にバルブ装置32の概略正面図を、図５(b) に図５
(a) におけるＢ−Ｂ断面図を各々示す。図面に示すよう
にバルブ装置32はアウトレットケース30とインレットケ
ース31とを、内部を弁機構43でアウトレット側とインレ
ット側とに気密に仕切るように、結合して構成され、ブ
ラケット33でメインフレーム3bに設けられたブラケット
（図示せず）に固定されている。アウトレットケース30
は、その内部に仕切り壁34によって左右一対の独立した
アウトレット室35,36 が形成されており、各部屋の下端
には各々前記した二次空気導入管28,29 がゴム製ジョイ
ント（符号なし）を介して連結される接続管37,38 が設
けられている。尚、図中37が前側排気管７の二次空気導
入管28に繋がる接続管で、38が後側排気管８の二次空気
導入管29に繋がる排気管である。また、インレットケー
ス31はその背面にエアクリーナ９に繋がる連絡管39が設
けられており、この連絡管39から清浄気がインレット室
40に導入される。前記弁機構43にはアウトレット室35,3
6 とインレット室40とを連通させるために、左右一対の
アウトレット室35,36 に対応する位置に左右一対の通気
孔41,42 が穿設されており、アウトレット室35,36 側の
壁には各通気孔41,42を塞げる大きさの柔軟性のある一
方向バルブ板43a と、該バルブ板43a の変形を制限する
ためのストッパー44が各々設けられている。この弁機構
43によって常時はアウトレット室35,36 とインレット室
40は分離されているのであるが、二次空気導入管28,29
が繋がる各排気管７，８が負圧になると弁機構43のバル
ブ板43aを開いてインレット室40側からアウトレット室3
5,36 を介して二次空気導入管28,29 に二次空気が流れ
るように構成されている。

【００１３】以上、説明したように構成された本発明の
排気装置１の一実施例についての作用を説明する。エン
ジン６を始動させると、各気筒6a,6b で交互に爆発が起
こりその度に対応する排気孔から排気がなされる。この
排気孔から排気される排気ガスは各気筒6a,6b に対応す
る排気管７，８、すなわち前側排気管７及び後側排気管
８を各々流れる。各排気管７，８は排気ガスが流れる時
には負圧になるので、排気ガスが流れると同時に排気管
７，８の上流に設けられた二次空気導入管28,29 からバ
ルブ装置32を介して二次空気が排気管７，８内に導入さ
れる。このようにして二次空気が導入された排気ガスは
二次空気と共に副触媒19,20 内に流入し、副触媒19,20
の反応熱で高温に保持される。この二次空気によって各
気筒6a,6b 内での燃焼の度合いにかかわらず、副触媒1
9,20 で常時安定した反応熱が得られ、排気ガスの温度
が安定することになる。一方、前側排気管７と後側排気
管８とは走行風の当たり具合や、排気管長の相違から通
常温度条件が異なるのであるが、前側排気管７を二重構
造として保温能力を高めているので、そこを通過する排
気ガスの温度をほぼ後側排気管８を流れる排気ガスの温
度と同等に保つことができる。

【００１４】これらの排気管７，８はその下流で、見か
け上一つの合体排気管21に接続され、この排気管21の下
流端に連結された主触媒22に繋がる。従って、これらの
排気管７，８を流れる排気ガスは各排気管７，８の管長
を維持したまま主触媒22に流れ、しかもこの主触媒22が
ハニカム式であるので、事実上主触媒22の内部でも前側
排気管７と後側排気管８とが分かれているのと同じ状態
になり、各排気管７，８の管長が主触媒22の下流端まで
維持されることになる。前述したように多気筒エンジン
６の場合各気筒6a,6b はタイミングをずらして点火、爆
発するので、この主触媒22に流入する排気ガスも前側排
気管７と後側排気管８とではタイミングがずれているの
であるが、前側排気管７を二重管構造として、前側排気
管７と後側排気管８に流れる排気ガスの温度をほぼ一定
に保持しているので主触媒22の温度もほぼ一定となり、
安定した浄化作用がなされる。そしてこの主触媒22を通
過した排気ガスは連結管26にて混ざり合い、マフラ装置
16を介して外気に排気される。

【００１５】図６(a),(b) に主触媒22と合体排気管21の
連結部分の別の実施例を各々示す。図６(a) において、
21' は合体排気管、22' はハニカム式の主酸化触媒、2
6' は主酸化触媒22' とマフラ装置（図示せず）とを連
結する連結管であって、この合体排気管21' と主酸化触
媒22' 、主酸化触媒22' と連結管26' とを各々環状の連
結部材25',27' で固定した構成になっている。また、前
記した連結部材25',27'と主酸化触媒22' の流入面22a
及び流出面22b との間には各々適当な隙間が設けられて
おり、主酸化触媒22' が有効に作用するように構成され
ている。このように構成することで、図４の実施例で使
用している連結管24を省略することができ、また、排気
管長を短くすることができる。また、図６(b) は図６
(a) に示した構成と、環状の連結部材25'',27'' の構成
が異なる実施例を示している。図中21''は合体排気管で
あり、この合体排気管21''は環状の連結部材25''によっ
て主酸化触媒22''に連結されている。この環状の連結部
材25''は主酸化触媒22''の回りに空気層45,46 ができる
ように波型に形成されており、その谷の部分で主酸化触
媒22''に溶接されている。さらに主酸化触媒22''の下流
には連結管26''が環状の連結部材27''で連結されてい
る。この連結部材27''は前記した連結部材25''と共に空
気層46を形成するように、前記連結部材25''と固着され
ている。このように構成することで、主酸化触媒22''の
周囲に空気層45,46 が形成され、主酸化触媒22''の保温
性が高まるという効果を奏する。

【００１６】主酸化触媒22と合体排気管21との結合部分
の構成はこれらの実施例に限定されることなく、主酸化
触媒22と合体排気管21とを合体排気管21の下流で連結で
きるような構成であれば任意の構成でよい。また、本実
施例ではエンジン吸気用のエアクリーナ９を二次空気を
供給するエアクリーナ９として共有しているが、これは
本実施例に限定されることなく、二次空気供給用に別個
にエアクリーナを設けてもよいことはもちろんである。
さらに本実施例では、前側排気管７の保温性能を向上さ
せるために前側排気管７を二重管構造にしているが、こ
れは本実施例に限定させることなく、前側排気管と後側
排気管とを通る排気ガスの温度のバランスが採れるよう
な構成であれば任意の構成でよく、例えば、前側排気管
の副酸化触媒の位置を後側排気管の副酸化触媒の位置よ
り排気孔に近くなるように構成して、前側排気管側の副
酸化触媒の反応を活性化することで前側と後側のバラン
スをとってもよいし、また、前側排気管を３重管以上の
構成にしてもよいことはもちろんである。また、本実施
例では前側排気管７と後側排気管８とに各々１個ずつの
副酸化触媒19,20 を設けているが、これは本実施例に限
定されることなく、各排気管内を通る排気ガスの温度が
主酸化触媒に到達するときに高温に保持できるような構
成であれば任意の構成でよく、例えば、各排気管に複数
の副酸化触媒を設けてもよいし、また、副酸化触媒をハ
ニカム式のものから担持式のものに変更してもよいこと
はもちろんである。さらに、本実施例においては、ハニ
カム式の主触媒22を用いることによって、実質的に主触
媒22の下流端まで各排気管７，８の管の長さを維持でき
る構成しているが、主触媒22の型式は本実施例に限定さ
れることなく、内部がそれに繋がる各排気管別の通路を
形成するように分割されていれば任意の型式の触媒を用
いてもよいことはもちろんである。

【００１７】以上説明したように本実施例の触媒付排気
装置１においては、Ｖ型２気筒のエンジン６における前
側排気管７を二重管構造としてその保温効果を高め、後
側排気管８に流れる排気ガスと前側排気管７に流れる排
気ガスの温度をほぼ同じになるようにしてるので、合体
後の主酸化触媒22に流入する排気ガスの温度が安定して
主酸化触媒22で安定した浄化作用が得られるという効果
を奏する。また、本実施例の触媒付排気装置１において
は、各排気管７，８の、それに設けられた副酸化触媒1
9,20 より上流位置にエアクリーナ９で清浄された二次
空気を制御ユニット10を介して導入するように構成して
いるので、各気筒6a,6b 内での燃焼の度合いに関係なく
常時副酸化触媒19,20 で安定した反応熱が得られるとい
う効果を奏する。

【００１８】さらに、本実施例の触媒付排気装置１にお
いては、前側排気管７と後側排気管８とを下流で見かけ
上一つの合体排気管21に接続し、該合体排気管21を主酸
化触媒22に繋げているので、浄化効果を維持するために
比較的大型になり易い主酸化触媒22を一つ設けるだけで
よいという効果を奏する。また、本実施例の触媒付排気
装置１においては、前側排気管７と後側排気管８を合体
排気管21に接続しているが、合体排気管21の内部を仕切
り壁で区画して主酸化触媒22まで排気管長を維持し、か
つ、主酸化触媒22にハニカム式の触媒を採用しているの
で事実上、各排気管長が主酸化触媒22の下流端まで維持
できるという効果を奏する。また、これによって、従来
から設計自由度が狭い排気装置に触媒を容易に取り付け
られるようになるという効果を奏する。

【００１９】

【発明の効果】本発明の触媒付排気装置によれば、多気
筒エンジンにおける、各気筒からの排気管を下流で合流
させ、合流した位置に各排気管別の通路を備えた触媒を
連結しいるので、触媒を設けたことにより各気筒からの
排気管の菅の長さが制限されることがないという効果を
奏し、また、各排気管にそれぞれ排気浄化し得る程度に
大きな触媒を設けて擬装時のデザインを悪くしたり、車
両重量を増加させることなく排気装置に触媒を設けて排
気ガスの浄化を図ることができるという効果を奏する。
すなわち、本発明の触媒付排気装置は車両重量、デザイ
ン等の問題を生じさせることなく、かつ、設計自由度も
狭めることなく排気ガスの浄化を計ることができるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の触媒付排気装置を採用した自動二輪車
の概略側面図である。

【図２】図１に示した自動二輪車のエンジン付近の詳細
を示す概略側面図である。

【図３】触媒付排気装置を構成する各構成要素の位置関
係を示す概略上面図である。

【図４】(a)は合体排気管と主酸化触媒との連結部分の
詳細を示す概略断面図である。(b)は(a) におけるＡ−
Ａ断面図である。

【図５】(a)はリードバルブ装置の概略正面図である。
(b)は(a) におけるＢ−Ｂ断面図である。

【図６】(a)は合体排気管と主酸化触媒との連結部分の
別の実施例を示す概略断面図である。 (b)は合体排気
管と主酸化触媒との連結部分のさらに別の実施例を示す
概略断面図である。

【符号の説明】

１ 触媒付排気装置 ２ 自動二輪車 ３ フレーム 3a ヘッドパイプ 3b メインフレーム 3c ダウンチューブ 3d クロスパイプ ４ フロントフォーク ５ 燃料タンク ６ エンジン 6a 前側気筒 6b 後側気筒 6c クランクケース 6d エンジン懸架パイプ 6e エンジン懸架パイプ 6f エンジン懸架パイプ ７ 前側排気管 ８ 後側排気管 ９ エアクリーナ 9a 吸気管 10 制御ユニット 11 カウル 11a 開口 12 前輪 13 リアショックアブソーバ 14 後輪 15 スイングアーム 16 マフラ装置 17 管 18 管 19 副酸化触媒 20 副酸化触媒 21 合体排気管 21a 仕切り壁 22 主酸化触媒 23 仕切り壁 24 連結管 25 管 26 連結管 27 管 28 二次空気導入管 29 二次空気導入管 30 アウトレットケース 31 インレットケース 32 バルブ装置 33 ブラケット 34 仕切り壁 35 アウトレット室 36 アウトレット室 37 接続管 38 接続管 39 連結管 40 インレット室 41 通気孔 42 通気孔 43 弁機構 43a 一方向バルブ板 44 ストッパー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多気筒エンジンの各気筒の排気孔にそれ
   ぞれ排気管を連結し、各排気管を車両後方に向かって延
   ばすと共に、それらの排気管を下流で合流させ、該合流
   された排気管をマフラに連結して構成した排気装置にお
   いて、各排気管が合流する位置に各排気管に跨がるよう
   に、各排気管別の通路を備えた触媒を介装し、各排気管
   の管の長さを実質的に触媒の下流端まで確保することが
   できるようにしたこを特徴とする自動二輪車の触媒付排
   気装置。