JP7059792B2 - 排気ガスセンサの配置構造及び自動二輪車 - Google Patents

Description

本発明は、排気ガスセンサの配置構造及び自動二輪車に関する。

昨今の排ガス規制に伴い、車両用エンジンの排気システムにおいては、排気ガスを浄化する触媒の劣化状況をモニタすることが求められている。例えば、特許文献１では、触媒の寿命判定を実施するために、触媒の上流側と下流側にそれぞれ排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサが設けられている。

具体的に特許文献１では、排気管の下流端に箱型の消音器が設けられており、消音器の内部には複数の隔壁（セパレータ）によって複数の膨張室が形成されている。また、排気管の内部には触媒が設けられており、触媒の下流端が消音器の所定の膨張室内に突出するまで延びている。酸素センサは、検出部分が消音器の外壁から上記膨張室内に貫通するように取り付けられる。

特開２０１６－１６０９１５号公報

しかしながら、特許文献１では、酸素センサを配置するために消音器の外壁の一部を凹ませている。よって、外壁が凹んだ分だけ膨張室の容積が小さくなり、排気ガスの消音効果が低減するおそれがある。また、酸素センサの検出部分が上記膨張室内に露出されているため、酸素センサは、触媒を通過して上記膨張室内に拡散された後の排気ガスを検出することになる。この結果、触媒通過後の排気ガスの酸素濃度を適切に検出できないおそれがある。

本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、排気ガス成分の検出精度を損なうことなく排気ガスセンサを配置することができる排気ガスセンサの配置構造及び自動二輪車を提供することを目的とする。

本発明の一態様の排気ガスセンサの配置構造は、エンジンに取り付けられる排気管と、前記エンジンの排気ガスを浄化する触媒と、前記排気管の下流側に接続されるチャンバと、前記チャンバの下流側に配置されるマフラと、前記排気ガス中の所定成分を検出する排気ガスセンサと、を備え、前記触媒は、前記チャンバ内に配置され、前記触媒の下流端には前記チャンバ内の排気通路を反転させるように屈曲する配管が接続されており、前記配管の少なくとも一部は、前記チャンバの側面に沿うように配置され、前記チャンバは、側面の一部を覆う蓋部材を有し、前記蓋部材及び前記マフラを接続するジョイントパイプを備え、前記蓋部材は、前記配管に対向する一部分が当該配管側に凹む凹部を有し、前記排気ガスセンサは、前記凹部と、前記凹部に沿う前記配管とを貫通するように取り付けられ、前記蓋部材は、前記配管に対向する他の一部分が前記凹部に対して前記配管から離れる方向に突出する凸部を有し、前記ジョイントパイプの上流端は、前記凸部に接続されることを特徴とする。

本発明によれば、排気ガス成分の検出精度を損なうことなく排気ガスセンサを配置することができる。

本実施の形態に係る自動二輪車の概略構成を示す右側面図である。 図１のチャンバ周辺の拡大図である。 本実施の形態に係る自動二輪車の正面図である。 本実施の形態に係る自動二輪車の下面図である。 本実施の形態に係る排気システムの概略斜視図である。 本実施の形態に係るチャンバの内部構成を示す上面図である。 本実施の形態に係るチャンバの内部構成を示す右側面図である。 本実施の形態に係るチャンバの内部構成を示す左側面図である。 変形例に係るチャンバ周辺の拡大図である。 変形例に係るチャンバの内部構成を示す上面図である。 変形例に係るチャンバの内部構成を示す右側面図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明に係る排気ガスセンサの配置構造をスポーツタイプの自動二輪車に適用した例について説明するが、適用対象はこれに限定されることなく変更可能である。例えば、本発明に係る排気ガスセンサの配置構造を、他のタイプの自動二輪車や、バギータイプの自動三輪車、自動四輪車等に適用してもよい。また、方向について、車両前方を矢印ＦＲ、車両後方を矢印ＲＥ、車両左方を矢印Ｌ、車両右方を矢印Ｒでそれぞれ示す。また、以下の各図では、説明の便宜上、一部の構成を省略している。

図１を参照して、本実施の形態に係る自動二輪車の概略構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る自動二輪車の概略構成を示す左側面図である。

図１に示すように、自動二輪車１は、パワーユニット、電装品を搭載する鋼製又はアルミ合金製の車体フレーム２を備えている。車体フレーム２のメインチューブ３は、前端部に位置するヘッドパイプ４から左右一対に分岐し、後方に延出されている。また、メインチューブ３は、エンジン１４の後上方まで延びた後、鉛直方向下方に向かって屈曲し、エンジン１４の後下方まで延びている。左右一対のメインチューブ３の下端は、車幅方向に延びるフレームロアブリッジ３ａによって連結されている。車体フレーム２のダウンチューブ５は、ヘッドパイプ４から後斜め下方に延出されるように設けられている。ヘッドパイプ４の後方には、内部に燃料の収容される燃料タンク７が配置されている。この燃料タンク７の後方には、運転者が着座するシート８が搭載されている。

車体フレーム２におけるメインチューブ３及びダウンチューブ５には、単気筒のエンジン１４が懸架されている。エンジン１４は、ダウンチューブ５に支持されるエンジンケース１６と、このエンジンケース１６の上方に設けられたシリンダアセンブリ１７及びシリンダヘッドカバー１８とを備えている。本実施の形態では、エンジンケース１６の上方にシリンダアセンブリ１７（シリンダ）が前傾した状態で連結されている。エンジンケース１６の車体右側（図１の紙面で手前側）にはクラッチサイドカバー１９が装着され、エンジンケース１６の車体左側（図１の紙面で奥側）にはマグネットサイドカバー（不図示）が装着されている。また、エンジン１４後方の下側には、後輪３４を浮かせた状態で車両を自立させるためのセンタースタンド２０が回動可能に設けられている。

シリンダアセンブリ１７（シリンダヘッド）の排気ポートには、エキゾーストパイプ２１の上端（上流端）側が接続されている。エキゾーストパイプ２１の下端（下流端）側にはチャンバ２３が装着され、燃焼室（不図示）から排出される排気ガスがエキゾーストパイプ２１を流れてチャンバ２３に流れ込む。チャンバ２３を経た排気ガスは、マフラ２４に流れ込み、後端部の排気口２５から外部に排出される。この排気ガスの排出において、チャンバ２３及びマフラ２４のそれぞれで排気騒音の低減が図られる。マフラ２４は、チャンバ２３の後方であって、後輪３４の車体右側（図１の紙面で手前側）に配置されている。また、マフラ２４は、後端部が後輪３４の回転中心位置より前方に位置する前後長さに設定されている。チャンバ２３及びその周辺部の詳細構成については後述する。

メインチューブ３の前端部には、ヘッドパイプ４に設けられたステアリングシャフト（不図示）を介してフロントフォーク２７が回動可能に支持されている。ステアリングシャフトの上端部にはハンドルバー２８が設けられており、ハンドルバー２８の両端部にはグリップ２９が装着されている。フロントフォーク２７の下部には、前輪３１が回転可能に支持されている。前輪３１の上方は、フロントフェンダ３２で覆われている。

エンジン１４の後方には、スイングアーム３３を介して後輪３４が回転可能に支持されている。スイングアーム３３と車体フレーム２との間には、路面からの衝撃を緩和させるサスペンション３５が配置されている。後輪３４の上方であってシート８の後方には、リヤフェンダ３６が配置されている。また、車体フレーム２には、カバー等の各種車体外装が取り付けられている。

詳細は後述するが、チャンバ２３内には、エンジン１４の排気ガスを浄化する触媒６０（図６参照）が設けられる。触媒６０は、チャンバ２３内に収容されている。触媒６０は、例えば、三元触媒で構成され、排気ガス内の汚染物質（一酸化炭素、炭化水素や窒素酸化物等）を無害な物質（二酸化炭素、水、窒素等）に変換する。エンジン１４の燃焼によって生じる排気ガスは、エキゾーストパイプ２１を通じて触媒６０で浄化される。そして、排気ガスは、チャンバ２３及びマフラ２４を通じて排気音が低減された後、外に排出される。

また、触媒６０の前後には、排気ガス中の所定成分を検出する排気ガスセンサとして、上流側センサ８０と下流側センサ９０とが設けられている（共に図６参照）。上流側センサ８０は、エキゾーストパイプ２１の途中に設けられ、下流側センサ９０は、チャンバ２３に設けられる。上流側センサ８０及び下流側センサ９０は、例えば、排気ガス中の所定成分として酸素を検出するジルコニア式酸素センサで構成される。上流側センサ８０及び下流側センサ９０では、排気ガス内の酸素濃度に応じて出力（電流値）が変化する。当該電流値は、図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit）に出力される。なお、排気ガスセンサは、酸素センサに限らず、例えば、空燃比センサであってもよい。

ＥＣＵは、自動二輪車１内の各種動作を統括制御する。ＥＣＵは、自動二輪車１内の各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成される。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶媒体で構成される。メモリには、自動二輪車１の各部を制御する制御プログラム等が記憶されている。特に本実施の形態においてＥＣＵは、排気ガスセンサの出力に基づいて触媒６０の劣化判定を実施する。例えば、上流側センサ８０及び下流側センサ９０のリッチリーン間における出力反転回数の比に基づいて触媒６０の劣化が判定される。なお、触媒６０の劣化を判定するために、出力反転回数の比を用いる場合に限らず、上流側センサ８０及び下流側センサ９０の出力差を用いてもよい。

ところで上記したように、車両用エンジンの排気システムにおいては、昨今の排ガス規制に伴い、排ガス浄化装置としての触媒の劣化状況をモニタリングすることが求められている。触媒の劣化判定を実施するためには、触媒の上流と下流に排気ガスセンサを設置する必要がある。

例えば、触媒の上流側に設けられた排気ガスセンサ（酸素センサ）で排気ガス中の酸素濃度を検出し、空燃比を制御することは従来より実施されていた。しかしながら、触媒の劣化判定を目的として、触媒の下流側にも排気ガスセンサを配置しようとすると、自動二輪車特有のレイアウトの制約から、所定の検出精度を確保しつつ触媒の下流側に排気ガスセンサを近づけて配置することが困難となっていた。

この点、自動四輪車においては、エンジンルーム内等、スペースに余裕のある場所に触媒を配置することができるため、排気ガスセンサの配置や保護は比較的容易である。一方、自動二輪車では、チャンバやマフラ内に触媒が配置されることが多く、上記したように、構造上、下流側センサを触媒に近づけて配置することが困難である。また、排気管の途中に触媒が配置される場合でも、排気管と周辺部品が近接していることが多く、排気ガスセンサを配置するためのスペースを確保することが困難である。更に、自動二輪車の排気システムは外部に露出されているため、例えば冬場や雨天走行時において、触媒の温度が低下し易く適切にセンサ出力を得ることができない場合も想定される。また、排気ガスセンサの保護も問題になってくる。

例えば、チャンバやマフラ等の消音器内に触媒が設けられる場合、外壁を凹ませて排気ガスセンサの配置スペースを確保することが考えられる。しかしながら、チャンバやマフラの容積が減少する結果、本来の機能（出力増加や消音）に影響を与えるおそれがある。また、触媒自体を車両の前側に配置することも考えられるが、そもそも触媒の配置スペースの確保が困難であることに加え、大幅な設計変更が必要となるため、あまり現実的ではない。更には、熱源である触媒がライダーに近づくことによる熱害や、出力の低下、排気ガスセンサの保護方法、外観意匠性の悪化等、様々な課題が発生する。

そこで、本件発明者は、自動二輪車１において、エンジン１４の後下方に配置されるチャンバ２３と、エンジンケースとの間の限られたスペースに着目して本発明に想到した。具体的に本実施の形態では、エンジン１４の後下方に配置されるチャンバ２３の内部に触媒６０を配置し、チャンバ２３内で触媒６０の下流側に接続される配管（バッフルパイプ７０、図６参照）の少なくとも一部をチャンバ２３の内壁面に沿わせる構成とした。そして、チャンバ２３とバッフルパイプ７０とが近接する箇所において、チャンバ２３及びバッフルパイプ７０を貫通するように、下流側センサ９０を取り付けている。

この構成によれば、チャンバ２３内に触媒６０が配置される構成であっても、下流側センサ９０を触媒６０に近づけて配置することができる。このため、排気ガスの検出精度を損なうことがない。また、触媒６０の下流側のバッフルパイプ７０に下流側センサ９０が取り付けられることで、触媒６０で浄化された後の排気ガスが拡散されることなく直接下流側センサ９０に接触する。この結果、下流側センサ９０の安定的な出力を得ることができる。また、チャンバ２３を凹ませることなく、下流側センサ９０を配置することができるため、チャンバ２３の容積を犠牲にすることもない。

次に、図２から図４を参照して、チャンバ２３周辺の詳細構成について説明する。図２は、図１のチャンバ周辺の拡大図である。図３は、本実施の形態に係る自動二輪車の正面図である。図４は、本実施の形態に係る自動二輪車の下面図である。

図２から図４に示すように、エンジン１４の後下方、すなわち、スイングアーム３３の前下方には、チャンバ２３が配置されている。スイングアーム３３の揺動軸近傍における車体フレーム２には、センタースタンド２０が設けられている。センタースタンド２０は、左右一対の脚部４０、４１と、これら一対の脚部４０、４１の延在方向中央より先端側を連結して左右方向に延びる連結部４２とを備えている。一対の脚部４０、４１の基端側は、支持ブラケット４３を介して揺動するよう車体フレーム２に軸支されている。従って、センタースタンド２０は、後輪３４（図１参照）を浮かせた状態で車両を自立させる起立位置（不図示）と、図２から図４に示す収納位置との間で揺動可能となり、車両の走行状態では収納位置となる。

右側の脚部４１には、センタースタンド２０を収納位置へ付勢するばね部材４４が設けられている。また、左側の脚部４０には、フートバー４５が設けられ、このフートバー４５を足で踏み込むことによって、センタースタンド２０を収納位置から起立位置に揺動させることができる。

また、センタースタンド２０の上方には、運転者の足を保護するヒールガード４６が設けられている。ヒールガード４６は、後上方に向かって鋭角を成すように形成されている。また、ヒールガード４６は、周辺構成を固定するためのブラケットとしても機能する。

具体的にヒールガード４６には、運転者用のフートレスト４７、後輪３４（図１参照）用のブレーキペダル４８が取り付けられている。フートレスト４７及びブレーキペダル４８は、ヒールガード４６の外面（車幅方向外側）に設けられている。

ブレーキペダル４８は、ヒールガード４６の下端から前方に向かって延びている。また、ブレーキペダル４８の基端側には、車幅方向外側に突出するフートレスト４７が設けられている。また、フートレスト４７は、ブレーキペダル４８を貫通してヒールガード４６に固定される。ブレーキペダル４８は、フートレスト４７を軸に揺動可能に構成される。

次いで、図２から図４に加え、図５から図８を参照して、本実施の形態に係る排気システムについて説明する。図５は、本実施の形態に係る排気システムの概略斜視図である。図６は、本実施の形態に係るチャンバの内部構成を示す上面図である。図７は、本実施の形態に係るチャンバの内部構成を示す右側面図である。図８は、本実施の形態に係るチャンバの内部構成を示す左側面図である。

図５に示すように、本実施の形態に係る自動二輪車１（図１参照）の排気システムは、エキゾーストパイプ２１、チャンバ２３、マフラ２４及びその周辺構成を含んで構成される。エキゾーストパイプ２１は、エンジン１４（図１参照）前面の排気ポートから下方に延出し、エンジン１４の下方で後方に屈曲している。エキゾーストパイプ２１の下流端には、クランク状の連結部２６が形成されており、当該連結部２６を介してチャンバ２３が接続される。

連結部２６は、上半部と下半部を溶接等で結合して筒状に形成される。また、連結部２６は、車両後方に突出して車幅方向左側に略直角に屈曲した後、更に後方に向かって略直角に屈曲した上面視クランク状に形成される。このように、連結部２６を上下割の構造としたことで、急激な曲げＲを有するクランク状に連結部２６を形成することが可能となっている。詳細は後述するが、連結部２６の内、車幅方向に延びる部分は、上流側センサ８０が取り付けられる延長部２６ａを構成する。車幅方向に延びる延長部２６ａを設けたことで、排気管長を稼ぐことが可能である。

チャンバ２３は、排気ガスが膨張する膨張室を形成する外壁部５１を備えている。外壁部５１は、左ケース５３と右ケース５４とを備えた左右に分割可能な構造とされ、外壁部５１の左右方向略中間位置が分割位置とされる。外壁部５１の前端部において、左ケース５３と右ケース５４とに跨る位置には、エキゾーストパイプ２１の下流端（連結部２６）側が接続され、この接続部分がチャンバ２３の入口２３ａとなる。

図５から図８に示すように、外壁部５１は、前後方向における中央領域５１ａが上方に隆起し、その頂面が外壁部５１において最も上方に位置する最上位形成部５１ｂを形成している。外壁部５１の前方領域５１ｃは、エキゾーストパイプ２１の太さより若干大きい上下寸法に設定され、後述する触媒６０を内側に収容可能な大きさに形成されている。外壁部５１の後方領域５１ｄは、前方領域５１ｃより高く、最上位形成部５１ｂより低い上下寸法に設定され、後述するバッフルパイプ７０を収容可能な大きさに形成されている。

チャンバ２３の前方領域５１ｃには、チャンバ２３を車体に固定するためのブラケット５６が形成されている。ブラケット５６は、前方領域５１ｃ（後述するテーパ配管５７の近傍）の左右からそれぞれ車幅方向に延在して形成される。

右ケース５４には、後方側における右側面に開口部５４ａが形成されている。開口部５４ａは、車両前方に向かって延びる側面視矩形状を有する。また、右ケース５４には、この開口部５４ａを閉塞するように蓋部材５５が設けられている。すなわち、蓋部材５５も、車両前方に向かって延びる側面視矩形状を有する。蓋部材５５は、右ケース５４とは別部品となり、当該右ケース５４に対して溶接等の手段により固定されている。蓋部材５５は、右ケース５４の右側面から右側に部分的に膨出するように形成されている。

蓋部材５５は、上面視において前半部分がチャンバ２３の内側（左側）に向かって凹む一方、後半部分がチャンバ２３の外側（右側）に膨らむ段形状を有している。具体的に蓋部材５５は、前半部分（一部分）がチャンバ２３の内側（左側）に凹む凹部５５ａと、後半部分（他の一部分）が凹部５５ａに対してチャンバ２３の外側（右側）に突出する凸部５５ｂと、を有している。このように、蓋部材５５によって形成される内部空間により、外壁部５１が形成する膨張室の一部が形成されて拡張される。また、詳細は後述するが、凹部５５ａを貫通するように下流側センサ９０が取り付けられ、凸部５５ｂを貫通するようにジョイントパイプ５８が取り付けられる。

蓋部材５５の右側面には、チャンバ２３の出口２３ｂが形成され、当該出口２３ｂにジョイントパイプ５８が取り付けられている。ここにおいて、ジョイントパイプ５８の取り付け位置となるチャンバ２３の出口２３ｂが、外壁部５１におけるジョイントパイプ５８の被取付部とされ、この被取付部は、左ケース５３の左側面及び右ケース５４の右側面のうちマフラ２４が位置する方の側面側、つまり、右ケース５４の右側面側に設けられる。ジョイントパイプ５８の下流端（後端）側は、マフラ２４の入口２４ａに接続されている。これにより、チャンバ２３の出口２３ｂとマフラ２４の入口２４ａとがジョイントパイプ５８を介して連通され、チャンバ２３から排出された排気ガスがジョイントパイプ５８を通過してマフラ２４に流入される。

図２から図４に示すように、外壁部５１は、エンジン１４の後方に配置され、前方領域５１ｃがエンジン１４の後端側と上下に重なる位置に配置されている。外壁部５１は、左右方向において、収納位置のセンタースタンド２０における一対の脚部４０、４１の間に収まる位置に配置されている。また、外壁部５１は、収納位置のセンタースタンド２０における連結部４２より前方に配置されている。従って、外壁部５１の後方領域５１ｄは、収納位置のセンタースタンド２０における一対の脚部４０、４１及び連結部４２に囲まれる空間に配置されている。

外壁部５１は、スイングアーム３３の二股に分かれる前端の間に最上位形成部５１ｂが位置するように配置されている。従って、図２の破線で示すように、チャンバ２３の上面となる最上位形成部５１ｂは、車体側面視でスイングアーム３３と重なって配置される。

図６から図８に示すように、チャンバ２３内には、連結部２６の後端部分が貫通しており、連結部２６の後端部分には、テーパ配管５７を介して触媒６０の上流端が接続される。触媒６０の下流端には、チャンバ２３内の排気通路を構成する内側排気管としてバッフルパイプ７０が接続される。

テーパ配管５７は、下流（後方）に向かうに従って拡径するように形成される。テーパ配管５７の後端には、上記したように触媒６０が接続される。触媒６０は、前後方向に延びる円柱状に形成され、エキゾーストパイプ２１より大きい外径を有する。触媒６０は、排気ガス中の所定成分を酸化、還元する円柱状のハニカム部を、円筒状の外筒部で覆って構成される。なお、触媒６０は、ハニカム部の密度が異なる第１触媒６１、第２触媒６２とを前後に並べて構成される。例えば、前側に配置される第１触媒６１のハニカム部の密度は、排気ガスの排出性を損なわないように、後側に配置される第２触媒６２のハニカム部に比べて小さく設定されている。これら２つの触媒６１、６２により、排気ガスの浄化性能が向上されている。

触媒６０は、エキゾーストパイプ２１を通じて前方から導入された排気ガスを浄化して後方に排出可能に設けられる。また、触媒６０は、図６に示す上面視において、チャンバ２３の割面上に軸中心が位置するように配置されている。図４に示すように、チャンバ２３の割面は、車体フレーム２の車幅方向における中心に位置するため、熱源である触媒６０をできるだけ車両の内側に配置することができる。よって、乗員に対する熱の影響を抑えることができる。

更に触媒６０は、側面視において、チャンバ２３の上流側（前側）に配置される。この場合、触媒６０をなるべく排気の上流側に配置することができる。このため、排気ガス温度が比較的高い状態で触媒６０に排気ガスを導入することができ、触媒６０の温度が高められる。この結果、排気ガスの浄化が促進され、浄化性能が向上する。

また、チャンバ２３は、外壁部５１における中央領域５１ａ及び後方領域５１ｄの内側に配置されるバッフルパイプ７０を更に備えて構成されている。バッフルパイプ７０の上流端側は、触媒６０の下流端（第２触媒６２の後端）側に接続されている。バッフルパイプ７０は、排気ガスが流れる方向に順に、第１曲げ管７１、第２曲げ管７２を備え、これらの曲げ管７１、７２によって、触媒６０から回転しながら上昇する螺旋状に形成されている。このように、バッフルパイプ７０を螺旋状に形成したことで、チャンバ２３全体を大きくすることなく、排気管長を確保することが可能である。

バッフルパイプ７０の下流端側となる第２曲げ管７２の下流端側には、開放端形成部７４が設けられ、この開放端形成部７４も外壁部５１の内部に配置されている。開放端形成部７４は、有底円筒部材の外周部分（円筒部分）に多数の排気孔７４ａが形成されて構成される。開放端形成部７４の先端側は塞がれている。バッフルパイプ７０から開放端形成部７４に流れた排気ガスは、排気孔７４ａを介して排出され、外壁部５１の内部で膨張（拡散）する。

図６に示すように、第１曲げ管７１は、車体平面視（上面視）にて半円弧状若しくはＵ字状に湾曲（屈曲）形成される。第１曲げ管７１は、湾曲した延在方向両端部が前方に向けられている一方、第２曲げ管７２は、湾曲した延在方向両端部が後方に向けられている。また、図７、８に示すように、第１曲げ管７１は、上流端より下流端の方が上方に位置するように形成されている。従って、チャンバ２３は、第１、第２曲げ管７１、７２の順に接続することによって、バッフルパイプ７０を流れる排気ガスを車体平面視で１回転させる。第１曲げ管７１及び第２曲げ管７２は、内部を流れる排気ガスの排気通路を前から後ろ、又は後ろから前に反転させる役割を果たす。

第１曲げ管７１は、軸方向に交差する方向、すなわち上下方向で分割された分割体（上半部及び下半部）を溶接結合して形成される。また、第１曲げ管７１は、下流側に向かうに従って断面積が小さくなるように（縮径するように）形成される。このように、第１曲げ管７１を、Ｕ字の曲げ方向を規定する平面に平行な平面で二分割に構成した、すなわち上下割で構成したことにより、２つの分割体を予めプレス加工等により成形した上で第１曲げ管７１の曲げ形状を形成することできる。

このため、直線状のパイプを曲げて形成する場合に比べて、第１曲げ管７１の曲げ半径を小さくすることができ、急な曲げでも対応することができる。よって、第１曲げ管７１のレイアウトの自由度が向上する。また、第１曲げ管７１の形状に自由度が得られ、上記したように、下流に向かうに従って径を絞るような複雑な形状も可能となる。このように、第１曲げ管７１の断面径を徐々に小さくしたことで、排気ガスの流速を変化させることができ、排気ガスの排出性を向上することが可能である。

また、第１曲げ管７１には、下流側において上下に貫通する干渉孔７３が形成されている。バッフルパイプ７０内を流れる排気ガスは、当該干渉孔７３からもチャンバ２３内で拡散される。特に干渉孔７３は、第１曲げ管７１の下流側において、Ｕ字の曲げの直後でその断面径が小さくなる位置に形成されている。このため、排気ガスの流路抵抗と成り得る箇所で排気ガスの排出性が損なわれるのを防止することが可能である。なお、干渉孔７３は、必ずしも設けられなくてよい。

第２曲げ管７２は、第１曲げ管７１の下流端に接続され、第１曲げ管７１より大きい曲げ半径でＵ字状に屈曲されている。図６に示すように、第２曲げ管７２の上流端側は、一部がチャンバ２３（外壁部５１）の右側面に沿うように配置される一方、第２曲げ管７２の下流端側（開放端形成部７４側）が、チャンバ２３の左側面側に偏って配置される。

次に、本実施の形態に係る排気ガスセンサの配置構造について説明する。上記したように、排気ガスセンサ（上流側センサ８０及び下流側センサ９０）は、触媒６０の前後に配置される。排気ガスセンサは、所定の長さを有する円柱状に形成される。排気ガスセンサは、一端側が検出部となっており、他端側に配線（不図示）が接続される。

図２から図８に示すように、上流側センサ８０は、連結部２６の内、車幅方向に延びる延長部２６ａに後方から取り付けられる。具体的に延長部２６ａの車幅方向略中央において、後側の割面上にナット８１が溶接される。当該ナット８１に上流側センサ８０の一端側をねじ込んで、その先端がエキゾーストパイプ２１（連結部２６）内に貫通するように取り付けられる。これにより、連結部２６内を流れる排気ガスを上流側センサ８０で検出することが可能になる。なお、割面上にナット８１を配置したことで、ナット８１を溶接する際の座面確保が容易となっている。

また、上流側センサ８０は、その軸方向が略前後方向に向けられており、図６に示す上面視において、チャンバ２３の幅内に位置している。また、上流側センサ８０は、図２から図５に示すように、上方がエンジン１４、前方が延長部２６ａ、後方がチャンバ２３によって囲まれている。これにより、上流側センサ８０を専用のカバーで覆うことなく飛石や水等から保護すると共に、外観上、目立たなくすることが可能である。

下流側センサ９０は、蓋部材５５の右側面から凹部５５ａ及び第２曲げ管７２を貫通するように取り付けられる。第２曲げ管７２は、凹部５５ａの内面に沿うように配置されており、凹部５５ａ及び第２曲げ管７２の外面を貫通するように、ナット９１が右方から溶接される。当該ナット９１に下流側センサ９０の一端側をねじ込んで、その先端が第２曲げ管７２内に貫通するように取り付けられる。これにより、第２曲げ管７２内を流れる排気ガスを下流側センサ９０で検出することが可能になる。

また、下流側センサ９０は、その軸方向が車幅方向に向けられている。下流側センサ９０は、図２から図４に示すように、上方がスイングアーム３３、下方がセンタースタンド２０、前方がブレーキペダル４８、後方がジョイントパイプ５８によって囲まれている。これにより、下流側センサ９０を専用のカバーで覆うことなく飛石や水等から保護すると共に、外観上、目立たなくすることが可能である。

また、蓋部材５５の後半部分を構成する凸部５５ｂには、ジョイントパイプ５８の先端が右方から挿通されている。凸部５５ｂにより、チャンバ２３内のバッフルパイプ７０（特に第１曲げ管７１）とチャンバ２３の壁面との距離を確保しつつ、チャンバ２３の容積を拡張することが可能である。よって、当該凸部５５ｂにジョイントパイプ５８を接続したことで、チャンバ２３内に拡散された排気ガスをジョイントパイプ５８からマフラ２４に排出する際の妨げとならない。

このように、バッフルパイプ７０に対向する蓋部材５５の一部分（前半部分）をバッフルパイプ７０側に凹ませ、他の一部分（後半部分）をバッフルパイプ７０から離れる方向に突出させたことで、バッフルパイプ７０をチャンバ２３の壁面に近づけて下流側センサ９０の取付箇所を確保しつつも、チャンバ２３の容積を小さくすることなく排気ガスの排出性を向上することが可能である。

このように、本実施の形態では、チャンバ２３の側面（蓋部材５５の凹部５５ａ内面）に沿うようにバッフルパイプ７０（特に第２曲げ管７２）を配設し、凹部５５ａと第２曲げ管７２とが接近する箇所に下流側センサ９０を取り付けるためのナット９１を溶接する構成とした。よって、触媒６０の下流側に接続されるバッフルパイプ７０内を流れる排気ガスを下流側センサで正確に検出することができる。

また、外壁部５１とは別部材の蓋部材５５を設けたことで、下流側センサ９０の取付箇所を確保しつつも、チャンバ２３の容積を拡張することができ、チャンバ２３の容積を犠牲にすることがない。また、バッフルパイプ７０をＵ字状の第１、第２曲げ管７２で構成したことにより、チャンバ２３の前後幅を抑制すると共に、チャンバ２３内の触媒配置及び排気ガスセンサの配置自由度を向上させることができる。

また、第１曲げ管７１を上下割で構成したことで、第１曲げ管７１の曲げ半径をより小さくすることができ、チャンバ２３全体の大型化を防止することが可能である。また、下流に向かうに従って第１曲げ管７１の流路断面を小さくしたことにより、スムーズな排気ガス流れを実現することができ、下流側センサ９０に偏りなく排気ガスを当てることができる。この結果、より高精度に排気ガス中の酸素濃度を検出することが可能である。

また、第２曲げ管７２の下流端、すなわち開放端形成部７４は、蓋部材５５が設けられるチャンバ２３の側面（右側面）とは異なる他の側面（左側面）側に偏って配置されている。このため、開放端形成部７４をジョイントパイプ５８の接続部分から離すことができる。よって、チャンバ２３の出口から離れた障害物の少ない空間で排気ガスを開放することができ、消音性能を高めることができる。

なお、上記実施の形態では、単気筒のエンジン１４を例にして説明したが、この構成に限定されない。例えば、エンジン１４は、２気筒以上の多気筒エンジンで構成されてもよく、各気筒の配置も適宜変更が可能である。

また、上記実施の形態では、車体フレーム２をクレードルタイプのフレームで構成したが、この構成に限定されない。車体フレーム２は、例えば、ダイヤモンドタイプやツインスパータイプのフレームであってもよい。

また、上記実施の形態では、触媒６０全体がチャンバ２３内に入り込んだ（収容された）場合について説明したが、この構成に限定されない。触媒６０は、少なくとも一部がチャンバ２３内に入り込んでいればよく、例えば、触媒６０の上流端がチャンバ２３からはみ出してもよい。

また、上記実施の形態では、バッフルパイプ７０の少なくとも一部（第２曲げ管７２の上流端）がチャンバ２３の右側面（蓋部材５５の凹部５５ａ）に沿う構成としたが、この構成に限定されない。バッフルパイプ７０全体がチャンバ２３の側面に沿っていてもよく、第２曲げ管７２の上流端以外の部分をチャンバ２３の側面に沿わせ、その部分に下流側センサ９０を配置してもよい。

また、上記実施の形態では、下流側センサ９０が取り付けられる配管（バッフルパイプ７０）として第２曲げ管７２を例示して説明したが、これに限定されない。配管は、直線状やＬ字状に形成されてもよい。

また、上記実施の形態では、バッフルパイプ７０が２つのＵ字配管（第１、第２曲げ管７１、７２）で形成される構成としたが、この構成に限定されない。バッフルパイプ７０は、Ｕ字状に限らず、チャンバ２３内の排気通路を反転させるように屈曲すれば、どのように形成されてもよい。

また、上記実施の形態では、第１曲げ管７１を上面視Ｕ字状に形成し、上下割の構成としたが、この構成に限定されない。第１曲げ管７１は、軸方向に交差する方向で分割された分割体を結合して構成されればよく、例えば、第１曲げ管７１を側面視Ｕ字状に形成し、左右割の構成としてもよい。また、第１曲げ管７１に限らず、第２曲げ管７２を軸方向に交差する方向で分割された分割体を結合して構成してもよい。

また、上記実施の形態では、蓋部材５５の前半部分に凹部５５ａを形成し、蓋部材５５の後半部分に凸部５５ｂを形成する構成としたが、この構成に限定されない。凹部５５ａと凸部５５ｂの位置関係は、前後逆であってもよい。

また、上記実施の形態では、センタースタンド２０を備える自動二輪車１を例にして説明したが、この構成に限定されない。例えば、図９から図１１に示す構成であってもよい。ここで、図９から図１１を参照して、変形例について説明する。図９は、変形例に係るチャンバ周辺の拡大図であり、図２に対応している。図１０は、変形例に係るチャンバの内部構成を示す上面図であり、図６に対応している。図１１は、変形例に係るチャンバの内部構成を示す右側面図であり、図７に対応している。変形例では、自動二輪車がセンタースタンドを備えず、下流側センサの取り付け箇所及びチャンバ内の配管取り回しが本実施の形態と相違する。このため、主に相違点を中心に説明し、共通する構成は、同一符号で示して適宜説明を省略する。

図９から図１１に示すように、変形例では、蓋部材１５５の前下方において、下流側センサ９０が、右ケース５４の右側面を貫通するように取り付けられ、その軸方向が車幅方向に向けられている。なお、変形例に係る蓋部材１５５は、凹部５５ａ（図６及び図７参照）が形成されていない点でのみ、蓋部材５５と相違する。

ここで、チャンバ２３の内部構成について説明する。図１０及び図１１に示すように、変形例に係るチャンバ２３では、触媒６０が単一の触媒で構成され、バッフルパイプ７０の一部を構成する第２曲げ管１７２の曲げ形状が異なる。具体的に第２曲げ管１７２は、第１曲げ管７１の下流端から前方に向かって延び、上面視で車幅方向内側に屈曲するクランク形状を有すると共に、側面視で前下方に屈曲した形状を有する。第２曲げ管１７２の下流端には、開放端形成部７４が設けられる。

第２曲げ管１７２は、車幅方向（左右方向）で分割された分割体（左半部１７３及び右半部１７４）を溶接結合して形成される。また、分割体の一部である右半部１７４には、右ケース５４の側面に向かって膨出する膨出部１７５が形成されている。膨出部１７５は、右ケース５４の内側面に対向する平坦面を有する。当該平坦面にセンサ用の取付部としてナット９１が取り付けられる。ナット９１は、軸方向が左右方向に向くようにして、膨出部１７５及び右ケース５４の側面を貫通するように右側から溶接される。当該ナット９１に下流側センサ９０の一端側をねじ込んで、その先端が第２曲げ管７２内に貫通するように取り付けられる。これにより、第２曲げ管７２内を流れる排気ガスを下流側センサ９０で検出することが可能になる。

このように構成される変形例においては、下流側センサ９０が蓋部材１５５の前下方に位置することで、下流側センサ９０の基端部分の上方が蓋部材１５５によって隠される。このため、下流側センサ９０を蓋部材１５５で保護することができる。また、下流側センサ９０を外観上目立ち難くすることが可能である。また、蓋部材１５５を単純な形状にすることができ、チャンバ２３の容積拡張の効果をより向上することが可能である。

また、第２曲げ管１７２の一部に膨出部１７５を形成したことで、膨出部１７５のみを右ケース５４の側面に近づけることが可能である。これにより、第２曲げ管１７２全体を必要以上にチャンバ２３に近づけなくて済むので、第２曲げ管１７２のレイアウト自由度が向上する。また、チャンバ壁面の温度上昇も抑制することが可能である。また、膨出部１７５及び右ケース５４の側面を貫通するようにナット９１を溶接することで、バッフルパイプ７０全体をナット９１で強固に支持することが可能である。

また、図９に示すように、下流側センサ９０の配線９０ａは、フレームロアブリッジ３ａの下方から前方を通って、メインチューブ３に沿って上方に向かうように配索される。上流側センサ８０の配線８０ａも同様に、メインチューブ３に沿って上方に向かうように配索される。このため、ブレーキペダル４８やエンジン１４に接触することなく各配線を安全に配索できると共に、各配線の取り回しを簡略化することが可能である。

また、本実施の形態及び変形例を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記実施の形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

また、本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。更には、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施形態をカバーしている。

以上説明したように、本発明は、排気ガス成分の検出精度を損なうことなく排気ガスセンサを配置することができるという効果を有し、特に、自動二輪車に適用可能な排気ガスセンサの配置構造に有用である。

１ 自動二輪車
２ 車体フレーム
３ メインチューブ
３ａ フレームロアブリッジ
１４ エンジン
２０ センタースタンド
２１ エキゾーストパイプ（排気管）
２３ チャンバ
２４ マフラ
３３ スイングアーム
４８ ブレーキペダル
５５ 蓋部材
５５ａ 凹部
５５ｂ 凸部
５８ ジョイントパイプ
６０ 触媒
６１ 第１触媒（触媒）
６２ 第２触媒（触媒）
７０ バッフルパイプ（配管）
７１ 第１曲げ管（配管）
７２ 第２曲げ管（配管）
８０ 上流側センサ（排気ガスセンサ）
８０ａ 配線
９０ 下流側センサ（排気ガスセンサ）
９０ａ 配線
９１ ナット（取付部）
１５５ 蓋部材
１７２ 第２曲げ管（配管）
１７３ 膨出部

Claims (10)

1. エンジンに取り付けられる排気管と、
   前記エンジンの排気ガスを浄化する触媒と、
   前記排気管の下流側に接続されるチャンバと、
   前記チャンバの下流側に配置されるマフラと、
   前記排気ガス中の所定成分を検出する排気ガスセンサと、を備え、
   前記触媒は、前記チャンバ内に配置され、
   前記触媒の下流端には前記チャンバ内の排気通路を反転させるように屈曲する配管が接続されており、
   前記配管の少なくとも一部は、前記チャンバの側面に沿うように配置され、
   前記チャンバは、側面の一部を覆う蓋部材を有し、
   前記蓋部材及び前記マフラを接続するジョイントパイプを備え、
   前記蓋部材は、前記配管に対向する一部分が当該配管側に凹む凹部を有し、
   前記排気ガスセンサは、前記凹部と、前記凹部に沿う前記配管とを貫通するように取り付けられ、
   前記蓋部材は、前記配管に対向する他の一部分が前記凹部に対して前記配管から離れる方向に突出する凸部を有し、
   前記ジョイントパイプの上流端は、前記凸部に接続されることを特徴とする排気ガスセンサの配置構造。
2. 前記配管の屈曲部分は、軸方向に交差する方向で分割された分割体を結合して形成され、
   当該屈曲部分は、下流側に向かうに従って断面積が小さくなることを特徴とする請求項１に記載の排気ガスセンサの配置構造。
3. 前記配管の下流端は、前記蓋部材が設けられる前記チャンバの側面とは異なる他の側面側に偏って配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気ガスセンサの配置構造。
4. 前記チャンバは、車両用の前記エンジンの下方に配置され、
   前記排気ガスセンサは、上方がスイングアーム、下方がセンタースタンド、前方がブレーキペダル、後方が前記ジョイントパイプによって囲まれることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の排気ガスセンサの配置構造。
5. 前記チャンバの上流側に接続される排気管を備え、
   前記排気管は、前記チャンバの幅方向に延びる延長部を有し、
   前記延長部にも前記排気ガスセンサが取り付けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の排気ガスセンサの配置構造。
6. 前記延長部に取り付けられる前記排気ガスセンサは、前記チャンバの幅内に位置しており、上方が前記エンジン、前方が前記延長部、後方が前記チャンバによって囲まれることを特徴とする請求項５に記載の排気ガスセンサの配置構造。
7. 前記触媒は、密度の異なる複数の触媒を並べて構成されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の排気ガスセンサの配置構造。
8. エンジンに取り付けられる排気管と、
   前記エンジンの排気ガスを浄化する触媒と、
   前記排気管の下流側に接続されるチャンバと、
   前記排気ガス中の所定成分を検出する排気ガスセンサと、を備え、
   前記触媒は、前記チャンバ内に配置され、
   前記触媒の下流端には前記チャンバ内の排気通路を反転させるように屈曲する配管が接続されており、
   前記配管の少なくとも一部は、前記チャンバの側面に沿うように配置され、
   前記チャンバは、側面の一部を覆う蓋部材を有し、
   前記蓋部材は、車両前方に向かって延びる側面視矩形状を有し、
   前記排気ガスセンサは、前記蓋部材の前下方で、前記チャンバの側面と、当該チャンバの側面に沿う前記配管と、を貫通するように取り付けられ、
   前記配管の一部は、車幅方向で分割された分割体を結合して形成され、
   当該分割体の一部は、前記チャンバの側面に向かって膨出する膨出部を有し、
   前記排気ガスセンサを取り付けるための取付部が、前記膨出部に取り付けられることを特徴とする排気ガスセンサの配置構造。
9. 前記チャンバの上方において、鉛直方向に延びる左右一対のメインチューブを備え、
   前記左右一対のメインチューブの下端は、車幅方向に延びるフレームロアブリッジによって連結されており、
   前記排気ガスセンサの配線は、前記フレームロアブリッジの下方から前方を通って、前記メインチューブに沿って配索されることを特徴とする請求項８に記載の排気ガスセンサの配置構造。
10. 請求項１から請求項９のいずれかに記載の排気ガスセンサの配置構造を備えることを特徴とする自動二輪車。

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