JP4392315B2 - 自動二輪車における空燃比センサの配置構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動二輪車における空燃比センサの配置構造に関し、一層詳細には、自動二輪車に搭載される空燃比センサの排気管への取付け配置構造に関する。

従来、自動二輪車においては、触媒効率の向上を図るため、酸素センサが採用されている。この酸素センサは、多気筒エンジンでは、排気浄化用触媒、例えば、３元触媒の上流側であり、且つ、エンジンから離れた後方下部の排気管集合部に取付けられている。一方、単気筒エンジンでは、メンテナンスの作業性の向上を図り、且つ、センサ保護を目的とするために、酸素センサはエンジン本体と干渉しない空きスペースに配置されている。

この配置構造に関連する技術的思想として、発明「内燃エンジンの空燃比制御装置」（特開昭５９−７４３６０号公報、特許文献１）が提案されている。前記特許文献１には、車輌に搭載される内燃エンジンにおいて、排気管に排気ガス浄化用触媒を設け、この触媒の上流側に排気ガスセンサを取付けている。そして、該排気ガスセンサにより触媒に供給される排気ガスの組成比を検出し、この検出信号に基づいてエンジンの吸気混合気の空燃比を制御し、排気ガスの組成比が触媒によって最も良く浄化される最適値となるようにフィードバック制御する空燃比制御装置が既に公知であるとの記載がある。この特許文献１には、排気ガスセンサとしては、一般的には排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ₂センサが使用されているとの記載があることも確認される。

また、発明「自動二輪車における排気ガスセンサ装置」（特開２０００−３３５４６７号公報、特許文献２）には、自動二輪車に搭載されるエンジンから排出される排気ガス中のＯ₂濃度等を検出する排気ガスセンサの取付け位置として、自動二輪車におけるクランクケースの右突出部より前方であってシリンダブロックの右側面よりも外方位置で、排気管の上側壁が選択される記載がある。

特開昭５９−７４３６０号公報 特開２０００−３３５４６７号公報

前記特許文献１、２は、いずれも、排気ガスセンサとして酸素センサを用いるものである。この種の酸素センサは、空燃比について、理論空燃比を境にリーン、リッチを判別しているためリニアに酸素濃度を検出するには適していない。

そこで、自動二輪車においても、前記酸素センサに代えて空燃比センサを用いることにより、広領域において空燃比を検出することが希求される。すなわち、酸素センサが、前述のように酸素の有無だけを検出するのに対して、空燃比センサは、排出ガス中の酸素濃度に比例して電圧が変化する素子を用いることにより、広範囲にわたって酸素濃度をリニアに検出することができる。しかしながら、空燃比センサは、前記の通り、理論空燃比の近傍のみならず、広い範囲にわたって検出するものであるため、空燃比センサの設置場所によりその検出精度が大きく影響される場合がある。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、自動二輪車に空燃比センサを搭載する場合、効率的且つ精度よく酸素濃度等を検出することが可能となる自動二輪車における空燃比センサの配置構造を提供することを目的とする。

本発明に係る自動二輪車における空燃比センサの配置構造は、複数気筒を備えたエンジン（８０）を有する自動二輪車（１０）における排出ガス中の酸素の濃度を検出する空燃比センサの配置構造であって、前記自動二輪車は、エンジンの各気筒に接続されている各排気管（８２ａ、８２ｂ、８２ｃ）が１つに結合した集合管（８４ａ）と、前記集合管の下流側排気管（６２ｂ）に連結された排気浄化用触媒（３８ｂ）と、前記排気浄化用触媒の後方に、該排気浄化用触媒から分離して設けられた消音器（６４ｂ）とを備え、前記空燃比センサは、前記集合管の斜面に後傾して取り付けられ、且つその後方には、前記集合管より車体内側に偏倚した前記排気浄化用触媒が配置されていることを特徴とする。

このように空燃比センサを取付けることにより、複数本の排気管から吐出される排気ガス中の酸素濃度を可及的に少ない空燃比センサで検出することができ、また、一層好適には、前記空燃比センサは、排気管に配設された排気浄化用触媒の位置より前に配置されることにより、燃焼効率の極めて優れ、且つ、排気浄化用触媒の機能が発揮される空燃比制御が行なわれることが可能となる。なお、前記空燃比センサは、前記集合管の斜面に後傾させて取付けてもよい。このように、集合管の斜面に後傾して取付けると、空燃比センサの内側への張り出し量が少なくなり、スペースが確保できる利点がある。

本発明に係る自動二輪車における空燃比センサの配置構造によれば、自動二輪車のエンジンの気筒数、排気管数の種々の構成に対応しながら、必要且つ十分な数の空燃比センサを用いることにより、効率、且つ、精度よく酸素濃度を検出することができ、さらに、排気浄化用触媒の機能が十分に発揮される空燃比制御を行なうことが可能となる。

以下、本発明に係る自動二輪車における空燃比センサの配置構造について好適な実施の形態を挙げ、添付の図１〜図７を参照しながら以下詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る空燃比センサを排気管に搭載した状態の自動二輪車１０の概略側面図である。ただし、自動二輪車１０自体は公知の構造を採用している。すなわち、前輪１２はフロントフォーク１４に保持され、前記フロントフォーク１４は、フレーム１６に連結されている。前記フレーム１６の後部には後輪１８が配置され、この後輪１８の上方にあってシート２０が前記フレーム１６に固定されている。前記フレーム１６には、また、燃料タンク２２が固着されており、前記燃料タンク２２の下方に２気筒からなるエンジン３０が配置されている。前記エンジン３０の各気筒からは、第１と第２の排気管３２ａ、３２ｂがそれぞれ後方側へと延在している。

図２に、前記第１排気管３２ａと第２排気管３２ｂの概略平面構造を示す。すなわち、２気筒からなるエンジン３０の各気筒から延在する上流側の排気管３３ａ、３３ｂは、一旦、集合管３４に集約され、前記集合管３４は分岐して下流側の排気管３６ａと排気管３６ｂを構成する。それぞれ排気管３６ａと排気管３６ｂの途上に第１触媒装置３８ａと第２触媒装置３８ｂが設けられ、前記第１触媒装置３８ａの下流側は第１の消音器４０ａに連結されるとともに、前記第２触媒装置３８ｂは、第２の消音器４０ｂに連結されている。この場合、第１触媒装置３８ａと第２触媒装置３８ｂは、その内部に３元触媒（図示せず）を配置して構成されている。

そこで、本実施の形態では、前記集合管３４に空燃比センサ５０が配置される。前記空燃比センサ５０は、前記集合管３４の長手方向ほぼ中央部に図示しない地面側に垂直方向に指向して配置される（図３参照）。

前記のような構造において、本実施の形態では、エンジン３０の各気筒から、導出される排気ガスは、第１排気管３２ａを構成する上流側の排気管３３ａと第２排気管３２ｂを構成する上流側の排気管３３ｂとに導入され、これらの上流側の排気管３３ａと排気管３３ｂを通過した排気ガスは、集合管３４に導入されて、そこに設けられた空燃比センサ５０によって排気ガス全体の酸素濃度が検出される。この酸素濃度は、電気信号に変換された上で図示しない制御装置に送られ、エンジン３０内の空燃比が制御される。

なお、前記排気ガスはそれぞれ第１触媒装置３８ａと第２触媒装置３８ｂに導入され、炭化水素ＨＣ、一酸化炭素ＣＯ、窒素化合物ＮＯｘを酸化、還元して消音器を経て外部へ排出される。

この結果、燃焼効率の極めて優れた、且つ、第１触媒装置３８ａ、第２触媒装置３８ｂで十分に触媒の機能が発揮される空燃比制御が行なわれることになる。

前記の実施の形態では、２気筒からなるエンジン３０の下流側の排気管３２ａ、３２ｂであって、第１触媒装置３８ａと第２触媒装置３８ｂの前に配置された集合管３４に前記空燃比センサ５０を設けているために、設置スペースがさほどに広がることなく、しかも、気筒数にかかわらず、最小の空燃比センサ５０、すなわち、単一の空燃比センサ５０によって空燃比を制御することが可能となる。さらに、第１触媒装置３８ａと第２触媒装置３８ｂの上流側に前記空燃比センサ５０が配置されているために、３元触媒に対し、効率のよい空燃比を与えることが可能となる。

図４に本発明の第２の実施の形態を示す。この場合、前記第１図〜第３図に示す参照符号と同一の参照符号は、同一の構成要素を示すものとし、その詳細な説明を省略し、以下同様とする。

この第２の実施形態は、４気筒エンジン５１を用いる自動二輪車に関するものである。前記４気筒エンジン５１のうち、第１の気筒に連結される第１排気管５２ａと第２の気筒に連結される第２の排気管５２ｂは、第１の連結部材５６ａを介して第１集合管５８ａに連結されている。同様に、第３の気筒に連結される第３排気管５２ｃと、第４の気筒に連結される第４排気管５２ｄは、第２連結部材５６ｂを介し、第２集合管５８ｂに連結されている。

前記第１集合管５８ａと第２集合管５８ｂは、さらに、第３集合管６０において集合され、この第３集合管６０から分岐して第５排気管６２ａと第６排気管６２ｂが延在し、前記第５排気管６２ａと第６排気管６２ｂは第１触媒装置３８ａと第２触媒装置３８ｂにそれぞれ接続されている。

なお、図４と図５において、参照符号６４ａ、６４ｂは第１と第２の消音器を示す。

この第２の実施形態において、空燃比センサ５０は、前記第３集合管６０に配置されている。そこで、この実施の形態では、第１排気管５２ａと第２排気管５２ｂからそれぞれ導出される排気ガスは、第１連結部材５６ａを介し第１集合管５８ａに至り、さらに、第３集合管６０に到達する。一方、第３排気管５２ｃと第４排気管５２ｄから導出される排気ガスは、第２連結部材５６ｂを介し第２集合管５８ｂに至り、さらに、第３集合管６０に到達する。

このように第３集合管６０に到達した排気ガスは、空燃比センサ５０によって酸素濃度が検出され、第１の実施の形態と同様に電気信号として取り出され、４気筒からなるエンジンの空燃比が制御されることになる。

前記図４と図５に示す第２の実施の形態においても、図示しないエンジンの４つの気筒から排出される排気ガスを単一の空燃比センサ５０によって検出して空燃比を制御するように構成している。

すなわち、空燃比センサ５０を４つの気筒に対し、効率よく配置することで、可及的に少ないセンサ数で空燃比を制御することが可能になり、さらにまた、第１触媒装置３８ａ、第２触媒装置３８ｂの前に配置することにより、触媒に対して効率のよい空燃比を与えることができるという効果が得られる。

図６に、第３の実施の形態を示す。この図６は、第２の実施の形態を示す図５に対し、排気管と触媒装置と空燃比センサを模式的に示したものである。

この場合、第１集合管５８ａに第１の空燃比センサ７０ａを配置し、第２集合管５８ｂに第２の空燃比センサ７０ｂを配置している。従って、この構成によれば、第１空燃比センサ７０ａは、４気筒エンジンのうち第１気筒に接続される第１排気管５２ａの排気ガスと第２気筒に接続される第２排気管５２ｂの排気ガス中の酸素濃度を検出するために用いられ、また、第２空燃比センサ７０ｂは、第３気筒に接続される第３排気管５２ｃ及び第４気筒に接続される第４排気管５２ｄからの排気ガス中の酸素濃度を検出する。

この実施の形態では、第１空燃比センサ７０ａが第１排気管５２ａと第２排気管５２ｂのそれぞれの排気ガスからの酸素濃度を検出でき、また、第２空燃比センサ７０ｂは第３排気管５２ｃと第４排気管５２ｄからの排気ガスの酸素濃度を検出することができるため、それぞれの気筒の酸素濃度が検出できるという利点が得られる。それによって、より精緻に各気筒毎の空燃比の制御が可能となる。

図７は、本発明の第４の実施の形態を示す。この実施の形態では、水平対向６気筒エンジン８０の空燃比を制御するための空燃比センサの配置位置を示している。

例えば、一方側の第１排気管８２ａと第２排気管８２ｂと第３排気管８２ｃは、第１の集合管８４ａで集合される。他方側の第４排気管８２ｄと第５排気管８２ｅと第６排気管８２ｆは、第２の集合管８４ｂで集合される。

第１集合管８４ａには、第１空燃比センサ７０ａが第１集合管８４ａの車体側斜面に車体後方に向かって後傾して配置され、第２集合管８４ｂに第２空燃比センサ７０ｂが第２空燃比センサ７０ｂが第２集合管８４ｂの車体側斜面に車体後方に向かって後傾して配置される。このような構成では、第１集合管８４ａに配置された第１空燃比センサ７０ａは、第１排気管８２ａ〜第３排気管８２ｃの排気ガス中の酸素濃度を検出し、また、第２集合管８４ｂに配置された第２空燃比センサ７０ｂは、第４排気管８２ｄ〜第６排気管８２ｆの排気ガス中の酸素濃度を検出することができる。

この実施の形態においても、複数本の排気管から吐出される排気ガス中の酸素濃度を可及的に少ない空燃比センサで検出することができ、特に、水平対向６気筒エンジンの場合に第１〜第３気筒からの排気ガスを単一の第１空燃比センサ７０ａで検出し、また、第４排気管８２ｄ〜第６排気管８２ｆからの排気ガス中の酸素濃度を第２空燃比センサ７０ｂで検出することができ、それぞれ一方側と他方側の気筒の排気ガス中の酸素濃度が個別に検出することができるため、より精度の高い空燃比制御を達成することが可能となる。また、第１空燃比センサ７０ａ、第２空燃比センサ７０ｂを車体後方に向かって後傾して配置することにより、内側への張り出し量を少なくすることができる。

なお、前記実施の形態から明らかな通り、本発明は、気筒数が複数あり、またそのエンジンのタイプ、例えば、直列、水平対向型エンジン、Ｖ型エンジン等からの排気ガスについても好適にその空燃比を制御することができることは言うまでもない。

図１は、本発明の第１の実施の形態の自動二輪車において、排気管に空燃比センサが取付けられた状態の概略正面図である。 図２は、図１に示す排気管と空燃比センサの配置状態を示す概略平面図である。 図３は、排気管と空燃比センサの取付け状態を示す縦断説明図である。 図４は、４気筒エンジンに第１の空燃比センサと第２の空燃比センサを配置した状態を斜視説明図である。 図５は、第２の実施形態に係る排気管と空燃比センサの取付け状態を示す概略平面説明図である。 図６は、第３の実施の形態であって、第１集合管と第２集合管のそれぞれに第１空燃比センサと第２空燃比センサが設けられた状態の模式的説明図である。 図７は、水平対向型エンジンに関し、片側３気筒の第１集合管に第１の空燃比センサが取付けられ、残余の片側３気筒の第２集合管に第２の空燃比センサが取付けられた状態の平面概略説明図である。

符号の説明

１０…自動二輪車 １２…前輪
１４…フロントフォーク １６…フレーム
１８…後輪 ２０…シート
２２…燃料タンク ３０、８０…エンジン
３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３６ａ、３６ｂ、５２ａ〜５２ｄ、６２ａ、６２ｂ、８２ａ〜８２ｆ…排気管
３４、５８ａ、５８ｂ、６０、８４ａ、８４ｂ…集合管
３８ａ、３８ｂ…触媒装置
４０ａ、４０ｂ、６４ａ、６４ｂ…消音器
５０、７０ａ、７０ｂ…空燃比センサ ５６ａ、５６ｂ…連結部材

Claims (1)

1. 複数気筒を備えたエンジン（８０）を有する自動二輪車（１０）における排出ガス中の酸素の濃度を検出する空燃比センサの配置構造であって、
   前記自動二輪車は、エンジンの各気筒に接続されている各排気管（８２ａ、８２ｂ、８２ｃ）が１つに結合した集合管（８４ａ）と、
   前記集合管の下流側排気管（６２ｂ）に連結された排気浄化用触媒（３８ｂ）と、
   前記排気浄化用触媒の後方に、該排気浄化用触媒から分離して設けられた消音器（６４ｂ）とを備え、
   前記空燃比センサは、前記集合管の斜面に後傾して取り付けられ、且つその後方には、前記集合管より車体内側に偏倚した前記排気浄化用触媒が配置されていることを特徴とする自動二輪車における空燃比センサの配置構造。

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