JP4468861B2 - 車両の排気装置 - Google Patents

Description

本発明は、触媒コンバータを備えた車両の排気装置に関する。

一般に、エンジンから延びる排気管にマフラーを接続した自動二輪車の排気装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の車両の排気装置では、マフラーの内部に排気管の後部を導入し、その排気管の後部を、エンジンの性能向上のために後方に拡径させたタイプのものが提案されている。上述の従来の排気装置では、触媒コンバータが触媒室を備え、触媒室への排気ガスの導入管を、触媒室の一端側に接続し、その排出管を、当該触媒室の他端側に接続するのが一般的である。
特開平６−１０６５９号公報

しかし、後方に延びる排気管に触媒コンバータを直列に接続したのでは、排気管が前後に長くなり、コンパクトに収めることが困難になる。
また、この構成では、触媒コンバータのレイアウトの多様化が図れない。例えば、一方向に延びる排気管のラインの途中に、当該排気管の延びる方向に直交させて、触媒コンバータを接続するような場合、従来の構成では、当該触媒コンバータの排出管が、一方向に延びる排気管のライン上から離れて、当該触媒コンバータの他端側に導出されることになる。この場合には、触媒コンバータの排出管を、一方向に延びる排気管のライン上に引き戻さなければならず、そのためには、当該排気管を略Ｕ字状等の複雑な形状に引き回さなければならなくなる。
また、従来のように、マフラー内に触媒を設けたものでは、走行開始直後の冷機状態で、触媒の活性化が遅れる。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、触媒コンバータのレイアウトの多様化が図れると共に、冷機状態での触媒活性化を促進できる車両の排気装置を提供することにある。

本発明は、エンジンから延びる排気管にマフラーを接続した車両の排気装置において、前記排気管が前記エンジンの下方で、車両左右方向において前記エンジンの片側に偏った位置で該車両の前後方向に延び、前記排気管の途中に前記排気管の延出方向に対して交差するようにして前記排気管から車両左右方向に延びる触媒コンバータを備え、この触媒コンバータは、触媒室への排気ガスの導入管と排出管とが、当該触媒室の一端側にまとめて配置され、前記触媒室は、前記導入管に連通する第一触媒室と、前記排出管に連通する第二触媒室とを備え、第一、第二触媒室は、触媒室の他端側で連通し、前記導入管を経た排気ガスが、前記第一触媒室を通過した後、他端側で反転し、その後前記第二触媒室を通過して排出管に至るように前記触媒コンバータが形成され、前記触媒コンバータは、前記エンジンの直下かつ前記エンジンの車幅方向内側に配置されることを特徴とする。

本発明では、排気ガスの導入管と排出管とを、触媒室の一端側にまとめて配置したため、例えば、排気管の延びる方向に直交させて、触媒コンバータを接続するような場合であっても、排気管を複雑な形状に引き回すことなく、触媒コンバータの導入管と排出管とを、排気管に容易に接続することができる。
従って配管の接続容易性が向上し、触媒のレイアウトの多様化が図られる。また、マフラーに触媒コンバータを内蔵させた場合、従来のマフラーとほぼ同様のマフラー径に抑えることができ、マフラーの大型化が抑制される。
また、前記触媒コンバータは、前記第一触媒室が車両の前後方向で前記第二触媒室よりも前側に配置されていても良い。
触媒コンバータは、外筒と内筒とを備え、第一触媒室は、内筒に囲まれて内部に第一触媒体を備え、第二触媒室は、内筒と外筒に囲まれて内部に第二触媒体を備え、各触媒体は、平板と波板を重ねて巻いて形成され、各触媒体の平板と波板間、触媒体と内筒間、及び触媒体と外筒間は、各触媒体の軸方向で排気ガスの排出方向出側に位置する接合領域が、ろう付けされていてもよい。

また、前記触媒コンバータは、ハニカム型の触媒体を備え、導入管を経た触媒体への排気ガスが、ハニカム型の一部の多孔により形成される前記第一触媒室を通過した後、さらにハニカム型の他部の多孔により形成される前記第二触媒室を通過して排出管に至る構成を備えていてもよい。
さらに、前記触媒コンバータは、前記触媒室の一端側に、前記触媒体への入口側と前記触媒体からの出口側とに空間を仕切る隔壁を備えていても良い。ハニカム型の触媒体は、平板と波板を重ねて巻いて形成され、一部の多孔における平板と波板間は、一部の多孔の軸方向で排気ガスの排出方向出側に位置する接合領域のみが、ろう付けされ、他部の多孔における平板と波板間は、他部の多孔の軸方向で排気ガスの排出方向出側に位置する接合領域が、ろう付けされていてもよい。さらに、前記ハニカム型の一部又は他部の多孔が、ハニカム型の中央部の多孔であり、前記ハニカム型の他部又は一部の多孔が、ハニカム型の外周部の多孔であってもよい。

ハニカム型の触媒体を用いて、導入管を経た触媒体への排気ガスが、ハニカム型の一部の多孔を通過した後、さらにハニカム型の他部の多孔を通過して排出管に至る構成としたため、一部の多孔と他部の多孔との間に仕切りが不要になり、簡単な構成で排気ガスの往復通路が形成される。

前記排気管に接続された触媒コンバータは、前記エンジンの直下に配置されていてもよい。この構成によれば、エンジンの直下という、いわゆるデッドゾーンを利用した触媒コンバータの配置が可能になり、配置スペースの効率化が図られると共に、車両の重量バランスの適正化が図られる。また、触媒コンバータが、エンジン近傍に配置されるため、走行開始後の冷機状態であっても、直近のエンジンの熱で触媒の活性化が促進される。
さらにまた、触媒コンバータを運転者のステップの前方に配置してもよい。これによれば、運転者のステップ前方におけるスペースの有効利用が図られ、車両の重量バランスの適正化が図られる。

触媒コンバータをレッグシールドの車幅方向内側に配置してもよい。レッグシールドの車幅方向内側は、エンジンの熱が籠もり易い。この構成では、エンジンの始動後、走行開始前の状態で、短時間の内に、レッグシールドの車幅方向内側の温度が上昇し、この熱により加熱されて、触媒コンバータの活性化が促進される。
また、レッグシールドの車幅方向内側におけるスペースの有効利用が図られ、車両の重量バランスの適正化が図られる。触媒コンバータの導入管と排出管の間に排気管プロテクタを配置してもよい。この構成では、排出管の開放側が、プロテクタで覆われるため、外観上、美観が向上する。

本発明では、触媒室への排気ガスの導入管と排出管とを、触媒室の一端側にまとめて配置したため、例えば、排気管の延びる方向に直交させて、触媒コンバータを接続する場合であっても、排気管を複雑な形状に引き回すことなく、触媒コンバータの導入管と排出管とを、排気管に容易に接続することができ、従って配管の接続容易性が向上し、触媒コンバータのレイアウトの多様化が図られる。
また、マフラーに触媒コンバータを内蔵させた場合、従来のマフラーとほぼ同様のマフラー径に抑えることができ、マフラーの大型化が抑制される。
また、触媒コンバータを、例えば自動二輪車等のエンジン近傍の狭隘なスペースに簡単に設置することができる。これによれば、走行開始直後の冷機状態であっても、直近のエンジンの熱で触媒の活性化が促進される。

以下、本発明の一実施形態を添付した図面を参照して説明する。
図１において、１は自動二輪車（車両）であり、この自動二輪車１は、プレスフレーム７の前部をカバー２で覆って構成されている。このプレスフレーム前部のヘッドチューブ３には、前車輪４を支持するフロントフォーク５が支持されている。

また、カバー２の中間下部には、エンジン６が搭載され、カバー２の後方には、燃料タンク等（図示せず）を内側に有して、上記のプレスフレーム７が外観されて連なり、その上には、シート８が延設されている。プレスフレーム７の下部では、後車輪９を支持するリヤフォーク１０が揺動自在に支持され、このリヤフォーク１０と、フレーム後部との間には、リヤクッションユニット１１が介設されている。ヘッドチューブ３上に延出するステアリングステムの上部には、ハンドル１２が付設され、このハンドル１２の中央部には、ヘッドライトユニット１３が付設され、このハンドル１２の左右には、ウインカーランプ１４が取り付けられている。

自動二輪車１の前部左右には、カバー２の前部を構成するレッグシールド１５が設けられ、このレッグシールド１５は、運転者の足元左右からヘッドチューブ３の上辺部左右迄一体に囲うように形成されている。このレッグシールド１５の中間部は、ヘッドチューブ３の後部を囲うように後方に湾曲し、そこに位置するヘッドチューブ３の前部には、縦樋状のトップカバー１６が配置され、このトップカバー１６は、レッグシールド１５の中間部に固定されている。

この実施形態では、エンジン６が、図３に示すように、プレスフレーム７の下部７ａに２本のハンガーボルト２１を介して支持されている。
このエンジン６のシリンダヘッド６ａの排気口６ｂには、連結フランジ２２を介して、排気管２３の一端２３ａが接続されている。この排気管２３は、エンジン６の下方に導出され、このエンジン６の直下近傍で、車体の後方へ導出する導出部２３ｂを経て、触媒コンバータ３０に接続され、この排気管２３の後端部２３ｃで、いわゆるサイレンサーとしてのマフラー２５に接続されている。

この触媒コンバータ３０は、排気管２３の一部を構成し、その軸線Ｌを、概略一方向に延びる排気管２３のラインに直交させるようにして、車両左右方向に延びている。また、この触媒コンバータ３０は、エンジン６の直下において、当該エンジン６の幅内にほぼ収まるように配置されている。
この触媒レイアウトでは、触媒コンバータ３０の軸線Ｌを、概略一方向に延びる排気管２３のラインに概ね直交させるように配置しているため、触媒コンバータ３０の軸線Ｌを、このラインと同一方向に一致させて配置したものに比べて、排気管２３の一端２３ａから後端部２３ｃに至るまでの短い距離内に、容量の大きい、しかも比較的長手方向の寸法が大きい触媒コンバータ３０を、車両の前後方向寸法を大きくすることなく、コンパクトに配置することができる。

この触媒コンバータ３０は、図４に示すように、両端閉塞の概略筒状のコンバータ本体５１と、コンバータ本体５１内に形成された触媒体５３とを備えている。筒状のコンバータ本体５１の一端５１ａ側には、触媒体５３への排気ガスの導入管５５と、触媒体５３を経た後の排気ガスの排出管５７とが、まとめて配置されている。
この触媒体５３は、導入管５５に連通管６１を介して連通する第一触媒室５３ａ（破線のハッチングで示す。）と、排出管５７に連通する第二触媒室５３ｂとを備え、これら第一、第二触媒室５３ａ，５３ｂは、図５に示すように、各断面積が、ほぼ等しくなるよう設定されてもよく、或いは騒音低減の効率から任意にその比率を変えてもよい。
この触媒体５３の内側には、第一触媒室５３ａが位置し、図４に示すように、その入口Ａは、連通管６１を介して導入管５５に連通し、その出口Ｂは、コンバータ本体５１の他端５１ｂ側の反転室６３に連通している。
この反転室６３は、触媒体５３の外側に配置された第二触媒室５３ｂの入口Ｃに連通し、その出口Ｄは、コンバータ本体５１の一端５１ａ側の集合室６５に連通し、この集合室６５には、排出管５７が連通している。

この触媒体５３は、白金、パラジウム、ロジウム等をコーティングした多孔質のハニカム構造体で構成されている。
これはハニカム型三元触媒を構成し、上述した導入管５５、及び連通管６１を通って、第一触媒室５３ａの入口Ａに入った排気ガスは、その排気ガス中の炭化水素と一酸化炭素と酸化窒素とを、酸化、還元反応によって除去された後、出口Ｂから反転室６３に至り、ここから第二触媒室５３ｂの入口Ｃに入り、ここで再び排気ガス中の炭化水素と一酸化炭素と酸化窒素とを、酸化、還元反応によって除去されて、出口Ｄから集合室６５に至り、排出管５７からマフラー２５に排出される。
上記構成では、ハニカムの全ての多孔は、触媒体５３の一端から他端に貫通するため、連通管６１を触媒体５３の一端の一部（中央側）に連結させると、その一部は、そのまま多孔の連通管（第一触媒室５３ａ）として排気ガスを一方向に流し、また、触媒体５３の他端の反転室６３で反転した排気ガスは、今度はハニカムの多孔の他の部分（第二触媒室５３ｂ）を逆方向に流れる。すなわち、一つのハニカム触媒体５３の機能としては、二方向の連通管を兼ねるものとなる。
また、触媒体５３が、元々仕切られた通路の集合体からなるハニカム型三元触媒であるため、第一、第二触媒室５３ａ，５３ｂの間に仕切りが不要で、簡易な構成になると共に、単一の触媒体５３の通路内を排気ガスを往復させて使用するため、効率のよい浄化が可能になり、活性化もし易くなる。

この三元触媒は、一般に、活性化温度（約３００℃）に達するまでは、炭化水素を反応浄化する能力が小さく、その温度に達するとその能力が高くなる。
本構成では、触媒コンバータ３０が、エンジン６の直下近傍に配置されるため、このエンジン６の熱により、三元触媒の温度が、活性化温度に達し易くなり、例えば、走行開始直後の冷機状態であっても、エンジン６の放熱を受けて、きわめて短時間の内に昇温し、三元触媒が迅速に活性化される。

本構成では、上述した排気管２３の途中に触媒コンバータ３０を備えるため、マフラー２５内に大容量の触媒を設ける必要がない。
従って、マフラー２５内に容量の大きな触媒を設けるものに比べて、マフラー２５の小型化が図られる。また、触媒コンバータ３０が、排気管２３の延びる方向に対し、ほぼ直交配置されるため、自動二輪車の前後方向の寸法を大きくすることなく、触媒コンバータ３０の触媒の容量を充分に確保しつつ、エンジン近傍の狭隘なスペースにコンパクトに簡単に配置することができる。

この構成では、図３に示すように、エンジン６の直下という、いわゆるデッドゾーンに対し、触媒コンバータ３０を配置したため、スペースの有効利用が図られると共に、車両の全体幅を広げることなく、その配置が可能になり、しかも、触媒コンバータ３０が外観に現れにくい配置であるため、車体デザインの自由度を確保できる。
また、触媒コンバータ３０を、エンジン６の直下に配置したため、重心位置が低くなり、車両の重量バランスの適正化が図られる。
この場合において、触媒コンバータ３０の真下には、これらのほぼ全域を下方から覆うように、アンダーガード３９が設けられる。このアンダーガード３９は、ボルト３９ａを通じて触媒コンバータ３０の外壁に固定される。このアンダーガード３９には、ボルト３９ａの頭部を受け入れる受け溝３９ｂが形成されており、このボルト３９ａの頭部は、アンダーガード３９の下面から突出しない。
この構成では、アンダーガード３９によって触媒コンバータ３０の保護が図られると共に、保熱効果によって触媒がより活性化される。

エンジン６の下面には、図２に示すように、ステップ軸４１がねじで固定され、このステップ軸４１の両端部には、運転者のステップ４３が配置されている。
そして、本構成では、触媒コンバータ３０が、運転者のステップ４３よりも前方に配置されている。これによれば、運転者の足当たりが回避され、運転者の熱への影響が比較的小さく抑えられると共に、ステップ４３前方におけるスペースの有効利用が図られ、かつ、車両の重量バランスの適正化が図られる。

また、触媒コンバータ３０は、上述したレッグシールド１５の車幅方向内側に配置されている。このレッグシールド１５の車幅方向内側には、停車時に、エンジン６の熱が籠もり易い。従って、レッグシールド１５の車幅方向内側の空気温度は、エンジン６の始動後、比較的短時間の内に上昇し、これにより、触媒コンバータ３０がより活性化されやすくなる。また、レッグシールド１５の車幅方向内側におけるスペースの有効利用が図られ、車両の重量バランスの適正化が図られる。

本構成では、筒状のコンバータ本体５１の一端５１ａ側に、排気ガスの導入管５５と排出管５７とが、まとめて配置されているため、図２に示すように、導入管５５と排出管５７との間に、排気管２３の不連続部分が現れ、この不連続部分には、当該不連続部分を覆うように排気管プロテクタ４７が配置されている。この排気管プロテクタ４７は、ボルト４７ａを通じて、ボス２３ｄに固定され、これらボス２３ｄは、それぞれ排気管２３の外壁に溶接されている。この排気管プロテクタ４７には、ボルト４７ａの頭部を受け入れる受け溝４７ｂが形成されており、このボルト４７ａの頭部は、排気管プロテクタ４７の表面から突出しない。
この構成では、排気管２３の不連続部分が、排気管プロテクタ４７で覆われているため、排気管２３の保護、並びに断熱が図られると共に、外見上、排気管２３の不連続部分が隠されるため、車両外部からはあたかも排気管２３が連続するように見え、美観が向上し、外観的にも好ましい。

触媒コンバータ３０は、上記構成例に限定されず、例えば、図６に示すように、コンバータ本体１５１と、この本体１５１内に配置された触媒体（ハニカム体）１５３と、この触媒体１５３への入口側及び出口側空間Ｊ，Ｋを仕切る隔壁１５２とを備えたものでもよい。この隔壁１５２と触媒体１５３との間には、ハニカム体の熱膨張を考慮して所定の間隙ｄを持たせてもよい。この場合、ｄ≦５ｍｍが望ましい。触媒体１５３は、断面積が略同一の第一、第二触媒室１５３ａ，１５３ｂを備えてもよく、或いは騒音低減の効率から任意にその比率を変えてもよい。
この場合、触媒体１５３は、白金、パラジウム、ロジウム等を含むハニカム型三元触媒で構成されており、導入管１５５、及び入口側空間Ｊを通って、その空間Ｊに連なるハニカムの多孔部分よりなる第一触媒室１５３ａ（図６で触媒体１５３の右半部分）の入口Ａに入った排気ガスは、その排気ガス中の炭化水素と一酸化炭素と酸化窒素とを、酸化、還元反応によって除去された後、出口Ｂから反転室１６３に至り、ここから第二触媒室１５３ｂ（図６で触媒体１５３の左半部分）の入口Ｃに入り、ここで再び排気ガス中の炭化水素と一酸化炭素と酸化窒素とを、酸化、還元反応によって除去された後、出口Ｄ、出口側空間Ｋ、及び排出管１５７を通ってマフラー２５に排出される。

また、触媒コンバータ３０は、図７に示すように、コンバータ本体２５１を備え、このコンバータ本体２５１内には、当該本体の内周壁に沿って配置された第一のパンチングパイプ２５２と、導入管２５５の内周壁に沿って配置された第二のパンチングパイプ２５４とを同心的に配置し、これらパンチングパイプに、それぞれ白金、パラジウム、ロジウム等を担持させたものであってもよい。この場合、第一のパンチングパイプ２５２の延在する空間が、第一触媒室２５３ａを構成し、第二のパンチングパイプ２５４の延在する空間が、第二触媒室２５３ｂを構成する。第一、第二触媒室２５３ａ，２５３ｂは、ハニカム型三元触媒で構成され、導入管２５５を介して、第一触媒室２５３ａに入った排気ガスは、その排気ガス中の炭化水素と一酸化炭素と酸化窒素とを、酸化、還元反応によって除去された後、反転空間２６３に至り、ここから第二触媒室２５３ｂに入り、ここで再び排気ガス中の炭化水素と一酸化炭素と酸化窒素とを、酸化、還元反応によって除去され、排出管２５７を通ってマフラー２５に排出される。

上記触媒コンバータ３０は、その本体の断面形状が、円筒形状であったが、これに限定されず、例えば、多角筒形状等であってもよい。特に、自動二輪車では、エンジン６の直下に配置する場合、触媒コンバータ３０の薄型化が望まれる。この場合には、例えば弁当箱型の薄型角筒状等であってもよい。

図８は、別の実施形態を示す。
この実施形態では、触媒コンバータが、マフラー３２５の内側に配置されている。このマフラー３２５は、多室型タイプのマフラーであり、導入管３５５側から、第一、第二の仕切り壁３２５ａ，３２５ｂで仕切られた、第二、第一、第三の膨張室Ｎ，Ｍ，Ｏが、それぞれ、その順番で形成されている。そして、第一の仕切り壁３２５ａには、本構成の触媒コンバータ３０が、当該壁を貫通して配置されている。
この触媒コンバータ３０は、筒状のコンバータ本体３５１と、コンバータ本体３５１内に形成された触媒体３５３とを備えている。筒状のコンバータ本体３５１の一端３５１ａ側には、触媒体３５３への排気ガスの導入管３５５と、触媒体３５３を経た後の排気ガスの排出管３５７とが、まとめて配置されている。

この触媒体３５３は、導入管３５５に連通管３６１を介して連通する第一触媒室３５３ａと、排出管３５７に第二膨張室Ｎを介して連通する第二触媒室３５３ｂとを備え、これら第一、第二触媒室３５３ａ，３５３ｂは、各断面積が、ほぼ等しくなるよう設定されてもよく、或いは騒音低減の効率から任意にその比率を変えてもよい。この触媒体３５３の内側には、第一触媒室３５３ａが位置し、その入口Ａは、連通管３６１を介して導入管３５５に連通し、その出口Ｂは、コンバータ本体３５１の他端５３１ｂ側の反転室３６３（第一膨張室Ｍ）に連通している。この反転室３６３は、触媒体３５３の外側に配置された第二触媒室３５３ｂの入口Ｃに連通し、その出口Ｄは、コンバータ本体３５１の一端３５１ａ側の集合室３６５（第二膨張室Ｎ)に連通し、この集合室３６５には、排出管３５７が連通している。そして、この排出管３５７は、第一、第二の仕切り壁３２５ａ，３２５ｂを貫通し、第三の膨張室Ｏに連通し、この第三の膨張室Ｏは、排気管３７１を介して、外部に連通している。

上記触媒体３５３は、白金、パラジウム、ロジウム等をコーティングしたハニカム構造体で構成されている。
これはハニカム型三元触媒を構成し、上述した導入管３５５、及び連通管３６１を通って、第一触媒室３５３ａの入口Ａに入った排気ガスは、その排気ガス中の炭化水素と一酸化炭素と酸化窒素とを、酸化、還元反応によって除去された後、出口Ｂから反転室３６３（第一膨張室Ｍ）に至り、ここから第二触媒室３５３ｂの入口Ｃに入り、ここで再び排気ガス中の炭化水素と一酸化炭素と酸化窒素とを、酸化、還元反応によって除去されて、出口Ｄから集合室６５（第二膨張室Ｎ)に至り、排出管５７から第三の膨張室Ｏに入り、排気管３７１を介して外部に排出される。

本構成では、多室型タイプのマフラーにおいて、触媒体３５３が、第一の仕切り壁３２５ａを貫通し、３パスを構成する。
すなわち、第一、第二触媒室３５３ａ，３５３ｂが従来の２本の連通管を兼ねているため、従来のものより部品が削減される。また、排気ガスが、単一の触媒体３５３の通路内を往復するため、触媒が活性化し易くなり、浄化の効率が向上する。また、従来必要であった連通管を省略できるため、触媒体３５３を有するマフラーであっても、マフラー径の肥大を防ぐことができる。

図９は、別の実施形態を示す。
この実施形態では、触媒コンバータ３０が、第二の仕切り壁３２５ｂを貫通して配置されている。この触媒コンバータ３０は、図８と同じ構成であり、筒状のコンバータ本体３５１と、コンバータ本体３５１内に形成された触媒体３５３とを備えている。筒状のコンバータ本体３５１の一端３５１ａ側には、触媒体３５３への排気ガスの導入管３５５と、触媒体３５３を経た後の排気ガスの排出管３５７とが、まとめて配置されている。
このマフラー３２５は、多室型タイプのマフラーであり、導入管３５５側から、第一、第二の仕切り壁３２５ａ，３２５ｂで仕切られた、第三、第二、第一の膨張室Ｏ，Ｎ，Ｍが、それぞれ、その順番で形成されている。

上記触媒体３５３は、導入管３５５に連通管３６１を介して連通する第一触媒室３５３ａと、排出管３５７に第二膨張室Ｎを介して連通する第二触媒室３５３ｂとを備え、これら第一、第二触媒室３５３ａ，３５３ｂは、各断面積が、ほぼ等しくなるよう設定されてもよく、或いは騒音低減の効率から任意にその比率を変えてもよい。この触媒体３５３の内側には、第一触媒室３５３ａが位置し、その入口Ａは、連通管３６１を介して導入管３５５に連通し、その出口Ｂは、コンバータ本体３５１の他端５３１ｂ側の反転室３６３（第一膨張室Ｍ）に連通している。
この反転室３６３は、触媒体３５３の外側に配置された第二触媒室３５３ｂの入口Ｃに連通し、その出口Ｄは、コンバータ本体３５１の一端３５１ａ側の集合室３６５（第二膨張室Ｎ）に連通し、この集合室３６５には、排出管３５７が連通している。
そして、この排出管３５７は、第三の膨張室Ｏに連通し、この第三の膨張室Ｏは、第一、第二の仕切り壁３２５ａ，３２５ｂを貫通する排気管３７１に連通し、この排気管３７１は、外部に連通している。

上記触媒体３５３は、白金、パラジウム、ロジウム等をコーティングしたハニカム構造体で構成されている。
これはハニカム型三元触媒を構成し、上述した導入管３５５、及び連通管３６１を通って、第一触媒室３５３ａの入口Ａに入った排気ガスは、その排気ガス中の炭化水素と一酸化炭素と酸化窒素とを、酸化、還元反応によって除去された後、出口Ｂから反転室３６３（第一膨張室Ｍ）に至り、ここから第二触媒室３５３ｂの入口Ｃに入り、ここで再び排気ガス中の炭化水素と一酸化炭素と酸化窒素とを、酸化、還元反応によって除去されて、出口Ｄから集合室３６５（第二膨張室Ｎ）に入り、ここから排出管３５７、第三の膨張室Ｏ、及び排気管３７１を介して外部に排出される。
なお、上記の構成において、触媒コンバータ３０は、いずれの仕切り壁３２５を貫通して配置されていてもよい。

図１０は、別の実施形態を示す。
この実施形態では、触媒コンバータ３０が、第一の仕切り壁３２５ａを貫通して配置されている。この触媒コンバータ３０は、図８と同じ構成であり、筒状のコンバータ本体３５１と、この本体３５１内に形成された触媒体３５３とを備えている。筒状のコンバータ本体３５１の一端３５１ａ側には、触媒体３５３への排気ガスの導入管３５５と、触媒体３５３を経た後の排気ガスの排出管３５７とが、まとめて配置されている。
このマフラー３２５は、多室型タイプのマフラーであり、導入管３５５側から、第一、第二の仕切り壁３２５ａ，３２５ｂで仕切られた、第三、第二、第一の膨張室Ｏ，Ｎ，Ｍが、それぞれ、その順番で形成されている。

上記触媒体３５３は、導入管３５５に連通管３６１を介して連通する第一触媒室３５３ａと、排出管３５７に第三膨張室Ｏを介して連通する第二触媒室３５３ｂとを備え、これら第一、第二触媒室３５３ａ，３５３ｂは、各断面積が、ほぼ等しくなるよう設定されてもよく、或いは騒音低減の効率から任意にその比率を変えてもよい。
この触媒体３５３の内側には、第一触媒室３５３ａが位置し、その入口Ａは、連通管３６１を介して導入管３５５に連通し、その出口Ｂは、コンバータ本体３５１の他端５３１ｂ側の反転室３６３（第一膨張室Ｍ）に、第二の仕切り壁３２５ａを貫通する連通管３６２を介して連通している。
この反転室３６３は、第二の仕切り壁３２５ａを貫通する連通管３６４を介して第二膨張室Ｎに連通し、この第二膨張室Ｎは、触媒体３５３の外側に配置された第二触媒室３５３ｂの入口Ｃに連通し、その出口Ｄは、コンバータ本体３５１の一端３５１ａ側の集合室３６５（第三の膨張室Ｏ）に連通し、この集合室３６５には、排出管３５７が連通する。この排出管３５７は、第一、第二の仕切り壁３２５ａ，３２５ｂを貫通し、排気管３７１に連通して外部に連通する。

上記構成では、触媒体３５３と連通管３６１との連接部に、図１１Ａ〜図１１Ｃに示すように、シール材３９１が介装されている。
このシール材３９１は、図１１Ｃに示すように、触媒体３５３のハニカム孔の外接円径Ｗ１よりも大きい幅Ｗ２を有する。このシール材３９１は、触媒体３５３と連通管３６２の連接部にも同様に配置してもよい。触媒体３５３がマフラーの連通管を兼ねる場合、シール材３９１を設けることにより、排気ガスを確実に膨張室に送り込むことができ、連通管としての機能が充分に果たされる。
また、上記構成では、触媒体３５３と連通管３６１の連接部が、シール材３９１でシールされるため、連通管３６１からの排気漏れが、直接第三の膨張室Ｏに抜けることがなく、排気音の増大が防がれる。
なお、シール材３９１に限定されず、触媒体３５３と連通管３６１との連接部を溶接で接合してもよい。

図１２は、別の実施形態を示す。
この実施形態では、触媒コンバータ３０が、第一の仕切り壁３２５ａを貫通して配置されている。この触媒コンバータ３０は、筒状のコンバータ本体３５１と、この本体３５１内に形成された触媒体３５３とを備えている。筒状のコンバータ本体３５１の一端３５１ａ側には、触媒体３５３への排気ガスの導入管３５５と、触媒体３５３を経た後の排気ガスの排出管３５７とが、まとめて配置されている。
このマフラー３２５は、多室型タイプのマフラーであり、導入管３５５側から、第一、第二の仕切り壁３２５ａ，３２５ｂで仕切られた、第二、第一、第三の膨張室Ｎ，Ｍ，Ｏが、それぞれ、その順番で形成されている。

上記触媒体３５３は、導入管３５５に連通管３６１を介して連通する第一触媒室Ｘと、第一、第二の膨張室Ｍ，Ｎを連通する第二触媒室Ｙと、排気ガスの排出管３５７としても機能する第三触媒室Ｚとを備える。第一触媒室Ｘ、及び第二触媒室Ｙは、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、その通路形状がそれぞれ円形断面を有し、第三触媒室Ｚは、第一触媒室Ｘ、及び第二触媒室Ｙを囲うように配置される。
第一触媒室Ｘの入口Ａは、連通管３６１を介して導入管３５５に連通し、その出口Ｂは、コンバータ本体３５１の他端５３１ｂ側の反転室３６３（第一膨張室Ｍ）に連通している。この反転室３６３は、第二触媒室Ｙの入口Ｃに連通し、その出口Ｄは、コンバータ本体３５１の一端３５１ａ側の集合室３６５（第二の膨張室Ｎ）に連通し、この集合室３６５には、第三触媒室Ｚの入口Ｅが連通する。その出口Ｆは、第二の仕切り壁３２５ｂを貫通する連通管３６８に連通し、この連通管３６８は、第三の膨張室Ｏを介して排気管３７１に連通している。

上記触媒体３５３では、図１２に示すように、まず、排気ガスが、第一触媒室Ｘを矢印１で示すように流れ、反転室３６３で反転した後、第二触媒室Ｙを矢印２で示すように流れ、集合室３６５で反転した後、第三触媒室Ｚを矢印３で示すように流れ、連通管３６８を経て、第三の膨張室Ｏに流入し、排気管３７１から排出される。
本構成では、単一の触媒体３５３により、マフラー３２５の３パスが構成され、第一触媒室Ｘ乃至第三触媒室Ｚが、従来の３本の連通管を兼ねるため、従来のものより部品が削減される。また、排気ガスが、単一の触媒体３５３の通路内を一往復半するため、触媒がより活性化し易くなり、さらに浄化の効率が向上する。また、従来必要であった連通管をほとんど省略できるため、触媒体３５３を有するマフラーであっても、マフラー径の肥大を防ぐことができる。

図１４及び図１５は、別の実施形態を示す。
この実施形態では、図４と同じ触媒コンバータ３０が、プロテクタとしてのフルカバー４０１で覆われている。この触媒コンバータ３０の触媒体５３が、被水等して急速な熱変化が起こると、コンバータ本体５１の一端５１ａ等との間に、歪みが生じる場合がある。この構成では、触媒コンバータ３０が、フルカバー４０１で覆われているため、触媒体５３への防水が図られると共に、触媒体５３からの熱の遮蔽が図られ、さらには石跳ね等から触媒体５３が保護される。
なお、フルカバー４０１の内側の触媒コンバータ３０は、図４の形態に限定されず、いかなるコンバータであってもよい。

図１６ａ及び図１６ｂは、別の実施形態を示す。
この触媒コンバータ３０は、コンバータ本体（外筒）５５１を備え、この外筒５５１内には、間仕切り用の内筒５５９を同心的に備えて構成されている。この内筒５５９内には、第一触媒体５６１が適宜の隙間δ１をあけて配置され、この部位が、第一触媒室５５３ａを構成している。また、外筒５５１と内筒５５９に囲まれた環状の空間内には、第二触媒体５６２が、その外周側及び内周側に、それぞれ適宜の隙間δ２，δ３をあけて配置され、この部位が、第二触媒室５５３ｂを構成している。第一触媒体５６１および第二触媒体５６２は、いずれも図１７に示すように、平板５６３と波板５６４を重ねて、これを一端部から他端部に向けてロール状に巻いた後に、後述のように、平板５６３と波板５６４をろう付けして形成される。

本構成では、導入管５５５を介して、第一触媒室５５３ａ（第一触媒体５６１）に入った排気ガスは、その排気ガス中の炭化水素と一酸化炭素と酸化窒素とを、酸化、還元反応によって浄化された後、反転空間５６３に至り、ここから第二触媒室５５３ｂ（第二触媒体５６２）に入り、ここで再び排気ガス中の炭化水素と一酸化炭素と酸化窒素とを、酸化、還元反応によって浄化され、排出管５５７を通ってマフラー２５に排出される。

第一触媒体５６１は、その入口側５６１ａが出口側５６１ｂに比べて比較的高温に晒され、第二触媒体５６２は、その入口側５６２ａが出口側５６２ｂに比べて比較的高温に晒される。一般に、高温部がろう付けされた場合、ろう付け部に発生する熱応力が高くなり、耐久性が低下する。そこで、本構成では、各触媒体５６１、５６２の平板５６３と波板５６４間は、各触媒体５６１、５６２の軸方向で排気ガスの排出方向出側５６１ｂ、５６２ｂに位置する接合領域Ｐ（ハッチングで示す領域。）のみが、ろう付けされる。
また、本構成では、第一触媒体５６１の外周と内筒５５９の内周間（隙間δ１の部分）、環状の第二触媒体５６２の内周と内筒５５９の外周間（隙間δ３の部分）、及び環状の第二触媒体５６２の外周と外筒５５１の内周間（隙間δ２の部分）が、ろう付けにより接合されている。この場合にも、上記と同様の理由により、各触媒体５６１、５６２の軸方向で排気ガスの排出方向出側５６１ｂ、５６２ｂに位置する接合領域Ｑ（太線で示す領域。）のみが、ろう付けされている。
このように、内筒５５９の内側に第一触媒体５６１をろう付けし、内筒５５９と外筒５５１間の環状空間に、第二触媒体５６２をろう付けした後に、第一触媒体５６１及び第二触媒体５６２を構成する平板５６３と波板５６４に、それぞれ白金、パラジウム、ロジウム等の触媒を担持させる。

本構成では、第一触媒体５６１の入口側５６１ａの外周と内筒５５９の内周間がろう付けされず、隙間δ１が形成されるため、排気ガスに接触して、第一触媒体５６１の入口側５６１ａが高温になっても、入口側５６１ａの熱が内筒５５９に伝わりにくく、温度上昇による材料強度の低下が抑制され、従って、該材料に安価な材料を用いることが可能になる。また、極端な熱上昇を抑制しつつ、輻射熱等により、内筒５５９の外周に設けられた第二触媒体５６２の出口側５６２ｂを昇温できるため、冷間始動時の当該出口側５６２ｂの活性を早めることができる。

図１８は、別の実施形態を示す。
この触媒コンバータ３０は、コンバータ本体６５１内に、白金、パラジウム、ロジウム等をコーティングした多孔質のハニカム型の触媒体６５３を備えて構成されている。この触媒体６５３は、平板と波板（図１７参照）を重ねて巻いて形成され、導入管６５５に連通管６６１を介して連通する、一部の多孔で構成された第一触媒室６５３ａと、排出管６５７に連通する、他部の多孔で構成された第二触媒室６５３ｂとを備えて構成されている。本構成では、一部の多孔（第一触媒室６５３ａ）における平板と波板間は、一部の多孔の軸方向で排気ガスの排出方向出側に位置する接合領域Ｐ１（ハッチングで示す領域。）のみが、ろう付けされ、他部の多孔（第二触媒室６５３ｂ）における平板と波板間は、他部の多孔の軸方向で排気ガスの排出方向出側に位置する接合領域Ｐ２（ハッチングで示す領域。）のみが、ろう付けされる。また、本構成では、ハニカム型の触媒体６５３とコンバータ本体６５１の内周間が、ろう付けにより接合される。この場合、触媒体６５３の軸方向で排気ガスの排出方向出側に位置する接合領域Ｑ１（太線で示す領域。）のみが、ろう付けされる。

本構成では、導入管６５５、及び連通管６６１を通って、第一触媒室６５３ａの入口Ａに入った排気ガスは、その排気ガス中の炭化水素と一酸化炭素と酸化窒素とを、酸化、還元反応によって浄化された後、出口Ｂから反転室６６３に至り、ここから第二触媒室６５３ｂの入口Ｃに入り、ここで再び排気ガス中の炭化水素と一酸化炭素と酸化窒素とを、酸化、還元反応によって浄化されて、出口Ｄから集合室６６５に至り、排出管６５７からマフラー２５に排出される。
上記構成では、ハニカムの全ての多孔は、触媒体６５３の一端から他端に貫通するため、連通管６６１を触媒体６５３の一端の一部（中央側）に連結させると、その一部は、そのまま多孔の連通管（第一触媒室６５３ａ）として排気ガスを一方向に流し、また、触媒体６５３の他端の反転室６６３で反転した排気ガスは、今度はハニカムの多孔の他の部分（第二触媒室６５３ｂ）を逆方向に流れる。すなわち、一つのハニカム触媒体６５３の機能としては、二方向の連通管を兼ねる。

本構成では、高温となる排気ガスの上流部を避けて、熱の影響が少ない排気ガスの排出方向出側をろう付けするため、各接合領域Ｐ、Ｑでの温度上昇による材料強度の低下を抑制でき、安価な材料を用いることができる。

以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものでないことは明らかである。例えば、上記実施形態では、自動二輪車の触媒レイアウトについて説明したが、それ以外のＡＴＶ（不整地走行車両）に分類される三輪車両や四輪車両の触媒レイアウトにも適用可能である。

本発明の一実施形態に係る車両の側面図である。 図１に示す車両の底面図である。 その側面図である。 触媒コンバータの構造図である。 同じく断面図である。 別の実施形態を示す触媒コンバータの構造図である。 別の実施形態を示す触媒コンバータの構造図である。 別の実施形態を示す触媒コンバータの構造図である。 別の実施形態を示す触媒コンバータの構造図である。 別の実施形態を示す触媒コンバータの構造図である。 Ａは触媒体と連結管の接合部を示す断面図、Ｂはシール材を示す平面図、Ｃはシール材の大きさを説明するための図である。 別の実施形態を示す触媒コンバータの構造図である。 Ａは図１２のＰ−Ｐ断面図、Ｂは図１２のＱ−Ｑ断面図である。 別の実施形態を示す触媒コンバータの構造図である。 同じく断面図である。 Ａ、Ｂは、別の実施形態を示す構造図、断面図である。 平板と波板を示す図である。 別の実施形態を示す構造図である。

符号の説明

６ エンジン
１５ レッグシールド
２３ 排気管
２５ マフラー
３０ 触媒コンバータ
３９ アンダーガード
４３ ステップ
４７ 排気管プロテクタ
５３ 触媒体
５５ 導入管
５７ 排出管
４０１ フルカバー

Claims (10)

1. エンジンから延びる排気管にマフラーを接続した車両の排気装置において、前記排気管が前記エンジンの下方で、車両左右方向において前記エンジンの片側に偏った位置で該車両の前後方向に延び、前記排気管の途中に前記排気管の延出方向に対して交差するようにして前記排気管から車両左右方向に延びる触媒コンバータを備え、この触媒コンバータは、触媒室への排気ガスの導入管と排出管とが、当該触媒室の一端側にまとめて配置され、前記触媒室は、前記導入管に連通する第一触媒室と、前記排出管に連通する第二触媒室とを備え、第一、第二触媒室は、触媒室の他端側で連通し、前記導入管を経た排気ガスが、前記第一触媒室を通過した後、他端側で反転し、その後前記第二触媒室を通過して排出管に至るように前記触媒コンバータが形成され、前記触媒コンバータは、前記エンジンの直下かつ前記エンジンの車幅方向内側に配置されることを特徴とする車両の排気装置。
2. 前記触媒コンバータは、外筒と内筒とを備え、
   前記第一触媒室は、内筒に囲まれて内部に第一触媒体を備え、前記第二触媒室は、内筒と外筒に囲まれて内部に第二触媒体を備え、各触媒体は、平板と波板を重ねて巻いて形成され、各触媒体の平板と波板間、触媒体と内筒間、及び触媒体と外筒間は、各触媒体の軸方向で排気ガスの排出方向出側に位置する接合領域が、ろう付けされていることを特徴とする請求項１記載の車両の排気装置。
3. 前記触媒コンバータは、前記第一触媒室が車両の前後方向で前記第二触媒室よりも前側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の車両の排気装置。
4. 前記触媒コンバータは、ハニカム型の触媒体を備え、導入管を経た触媒体への排気ガスが、ハニカム型の一部の多孔により形成される前記第一触媒室を通過した後、さらにハニカム型の他部の多孔により形成される前記第二触媒室を通過して排出管に至る構成を備えたことを特徴とする請求項１記載の車両の排気装置。
5. 前記触媒コンバータは、前記触媒室の一端側に、前記触媒体への入口側と前記触媒体からの出口側とに空間を仕切る隔壁を備えたことを特徴とする請求項４記載の車両の排気装置。
6. 前記ハニカム型の触媒体は、平板と波板を重ねて巻いて形成され、一部の多孔における平板と波板間は、一部の多孔の軸方向で排気ガスの排出方向出側に位置する接合領域のみが、ろう付けされ、他部の多孔における平板と波板間は、他部の多孔の軸方向で排気ガスの排出方向出側に位置する接合領域が、ろう付けされていることを特徴とする請求項４記載の車両の排気装置。
7. 前記ハニカム型の一部又は他部の多孔が、ハニカム型の中央部の多孔であり、前記ハニカム型の他部又は一部の多孔が、ハニカム型の外周部の多孔であることを特徴とする請求項４又は６記載の車両の排気装置。
8. 前記触媒コンバータが、運転者のステップの前方に配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載の車両の排気装置。
9. 前記触媒コンバータが、レッグシールドの車幅方向内側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項記載の車両の排気装置。
10. 前記排気管に接続された触媒コンバータの導入管と排出管の間に排気管プロテクタが配置されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項記載の車両の排気装置。

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