JP2017218903A - 排気ガスセンサの配置構造 - Google Patents

Abstract

【課題】検出精度を損なうことなく排気ガスセンサを触媒の前後に配置すること。【解決手段】本発明に係る排気ガスセンサの配置構造は、エンジン（３）の排気ガスを浄化する触媒（８）と、エンジンの排気ガス成分を検出する排気ガスセンサ（９）と、エンジンの後方に配置されるチャンバ（７）と、を備える。触媒は、エンジンの下方に設けられ、少なくとも一部がチャンバ内に配置される。排気ガスセンサは、触媒の上流側に設けられる上流側センサ（９０）と、触媒の下流側に設けられる下流側センサ（９１）と、を有する。上流側センサはエンジンの下方に配置される。下流側センサはチャンバに配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、排気ガスセンサの配置構造に関する。

自動四輪車では、排気ガスの制御状況を車載コンピュータでモニタすることが義務付けられている。モニタリングする項目として、例えば、排気ガスを浄化する触媒の劣化状況が挙げられる（特許文献１参照）。特許文献１では、触媒の前後にそれぞれ酸素センサが設けられており、これら２つの酸素センサの出力値に基づいて触媒が劣化したか否かが判定される。

具体的には、２つの酸素センサのリッチリーン間における出力反転回数が利用される。例えば、触媒が正常で十分に酸素を吸着できる場合には、下流側の酸素センサの出力反転回数がゼロに近づく。このため、下流側に対する上流側の酸素センサの出力反転回数の比が大きくなる。一方、触媒が劣化して酸素の吸着能力が低下した場合には、下流側の酸素センサの出力反転回数が上流側の酸素センサの出力反転回数に近づく。このため、下流側に対する上流側の酸素センサの出力反転回数の比が小さくなる。よって、上記の比が所定値を下回った場合に触媒が劣化したと判定することができる。

特開２００３−２０６７８４号公報

ところで、自動二輪車において触媒の劣化判定を実施する場合、エキゾーストパイプやマフラの構造、レイアウト上の制約により、検出精度を確保しつつ２つの酸素センサを触媒の前後に配置することが難しい。

本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、検出精度を損なうことなく排気ガスセンサを触媒の前後に配置することができる排気ガスセンサの配置構造を提供することを目的とする。

本発明に係る排気ガスセンサの配置構造は、エンジンの排気ガスを浄化する触媒と、前記エンジンの排気ガス成分を検出する排気ガスセンサと、エンジンの後方に配置されるチャンバと、を備え、前記触媒は、前記エンジンの下方に設けられ、少なくとも一部が前記チャンバ内に配置されており、前記排気ガスセンサは、前記触媒の上流側に設けられる上流側センサと、前記触媒の下流側に設けられる下流側センサと、を有し、前記上流側センサは、前記エンジンの下方に配置され、前記下流側センサは、前記チャンバに配置されることを特徴とする。

この構成によれば、エンジンの下方に触媒が配置されることで、触媒の前後において、排気ガスセンサを触媒に近づけて配置することができる。特にチャンバ内に触媒が入り込む場合であっても、チャンバがエンジンの後方に配置されることで、エンジンの後方の比較的余裕のあるスペースに下流側センサを配置することができる。よって、触媒の直後に下流側センサを近づけて配置する際の自由度が向上する。この結果、排気ガスセンサの検出精度を損なうことがない。

また、本発明に係る上記排気ガスセンサの配置構造において、前記チャンバは、内部空間を仕切る仕切り壁と、当該仕切り壁によって仕切られた複数の空間同士を連通する連通パイプと、を有し、前記下流側センサは、前記連通パイプの上流側において、前記連通パイプの軸方向から見て前記連通パイプに重なるように配置されることが好ましい。この構成によれば、チャンバ内を流れる排気ガスは、複数の空間の間を移動する際に連通パイプに集められる。このため、連通パイプの前に下流側センサが配置されることで、排気ガスが下流側センサに接触し易くなる。この結果、下流側センサの検出精度を向上させることができる。

また、本発明に係る上記排気ガスセンサの配置構造は、車両を支持する支持位置と、収納位置との間で揺動可能に構成されるサイドスタンドを更に備え、前記サイドスタンドが前記収納位置にあるときに、前記下流側センサは、車両側面視において前記サイドスタンドに重なることが好ましい。この構成によれば、サイドスタンドが収納位置にあるときに、下流側センサの側方がサイドスタンドによって隠される。この結果、走行中の飛石等から下流側センサを保護することができる。また、下流側センサを保護するカバーを省略することができ、構成を簡略化することができる。

また、本発明に係る上記排気ガスセンサの配置構造において、前記チャンバは、内部空間を仕切る仕切り壁と、当該仕切り壁によって仕切られた複数の空間同士を連通する連通パイプと、を有し、前記下流側センサは、前記連通パイプの下流側において、前記連通パイプの軸方向から見て前記連通パイプに重なるように配置されることが好ましい。この構成によれば、連通パイプの直後に下流側センサが配置されることで、連通パイプに集められた排気ガスが下流側センサに接触し易くなる。この結果、下流側センサの検出精度を向上させることができる。

また、本発明に係る上記排気ガスセンサの配置構造において、前記下流側センサは、前記チャンバの上部であって、車両後面視において、前記チャンバを車体に固定するブラケットとリヤサスペンションリンクとの間に配置されることが好ましい。この構成によれば、下流側センサがチャンバの上部に配置されることで、チャンバの上部の空間を有効利用することができる。また、下流側センサがブラケットやリヤサスペンションリンク等のチャンバの周辺構成に囲まれることで、飛石等から下流側センサを保護することができる。

また、本発明に係る上記排気ガスセンサの配置構造は、前記チャンバとマフラとを接続するジョイント部を更に備え、前記下流側センサは、前記ジョイント部に配置されることが好ましい。この構成によれば、チャンバ内を流れる排気ガスは、ジョイント部を通じてマフラに流れ込む。このため、ジョイント部に下流側センサが設けられることで、ジョイント部に集められた排気ガスが下流側センサに接触し易くなる。この結果、下流側センサの検出精度を向上させることができる。

また、本発明に係る上記排気ガスセンサの配置構造において、前記下流側センサは、検出部とは反対側の端部が車両側面視で車両上方から前方の範囲に位置し、車両上面視で前記チャンバの幅内に配置されることが好ましい。この構成によれば、下流側センサがチャンバの幅内に配置されることで、下流側センサがチャンバからはみ出すのを防止することができる。よって、チャンバの周辺構成と下流側センサとの隙間を確保し易くすることができ、下流側センサの保護がし易くなる。

また、本発明に係る上記排気ガスセンサの配置構造において、前記チャンバは、前記触媒後端から前記ジョイント部まで排気ガスを誘導する誘導パイプを有することが好ましい。この構成によれば、誘導パイプによって排気ガスが下流側センサに導かれるため、排気ガスが拡散されることなく安定的にセンサ出力を得ることができる。例えば、下流側センサが触媒から比較的離れた箇所に配置される場合であっても、下流側センサの検出精度が損なわれることが無い。

また、本発明に係る上記排気ガスセンサの配置構造において、前記チャンバは、前記触媒の下流から前記ジョイント部に排気ガスを誘導する誘導パイプを有し、前記誘導パイプは、上流端が前記触媒の後端から離れている一方、下流端が前記ジョイント部の下流端まで延びており、前記下流側センサは、前記ジョイント部及び前記誘導パイプを貫通するように取り付けられることが好ましい。この構成によれば、排気ガスが拡散することなく、誘導パイプ内で排気ガスを下流側センサで安定的に検出することができる。

本発明によれば、検出精度を損なうことなく排気ガスセンサを触媒の前後に配置することができる。

本実施の形態に係る排気ガスセンサの配置構造が適用される自動二輪車の概略構成を示す左側面図である。 図１に示す自動二輪車におけるエンジン下方の部分拡大図である。 本実施の形態に係る排気システムを示す上面図である。 図３のＡ−Ａ線に沿って切断したときの断面図である。 第１の変形例に係る排気ガスセンサの配置構造を示す左側面図である。 第１の変形例に係る排気ガスセンサの配置構造を示す後面図である。 第２の変形例に係る排気ガスセンサの配置構造を示す左側面図である。 第２の変形例に係る排気ガスセンサの配置構造を示す上面図である。 第３の変形例に係る排気ガスセンサの配置構造を示す上面図である。

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及び図２を参照して、本実施の形態に係る排気ガスセンサの配置構造が適用され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排気ガスセンサの配置構造が適用される自動二輪車の概略構成を示す左側面図である。図２は、図１に示す自動二輪車におけるエンジン下方の部分拡大図である。

図１及び図２に示すように、自動二輪車１は、パワーユニット、電装系等の各部を搭載する車体フレーム２にエンジン３を懸架して構成される。エンジン３は、例えば、並列４気筒エンジンで構成される。エンジン３は、クランクシャフト（不図示）等が収容されるエンジンケース３０の上部に、シリンダヘッド及びシリンダヘッドカバー（不図示）を取り付けて構成される。エンジンケース３０の下部には、オイルパン３１が設けられる。

車体フレーム２は、アルミ鋳造で形成されるツインスパータイプのフレームであり、上記のようにエンジン３を懸架することで、車体全体として剛性が得られるように構成される。車体フレーム２は、全体として、前方から後方に向かって延在し、後端側で下方に向かって湾曲した形状を有している。

具体的に車体フレーム２は、ヘッドパイプ２０から後方に向かって左右二股に分岐して延びるヘッドフレーム２１と、ヘッドフレーム２１から車体後方に向って斜め下方に延びる左右一対のタンクレール２２と、タンクレール２２の後端から下方に延びるボディフレーム２３とを備えている。

ヘッドフレーム２１は、下方に向かって突出する左右一対のブラケット部２１ａを有し、当該ブラケット部２１ａでエンジン３の前側（シリンダヘッド）を支持する。タンクレール２２は、中空断面形状を有する筒状に形成される。タンクレール２２の上部には、燃料タンク１０が配置される。

ボディフレーム２３は、各タンクレール２２の後端から下方に延びる一対のフレーム部２３ａの上下端部を車幅方向で連結して構成される。ボディフレーム２３の上下端部において、エンジン３の後側（エンジンケース３０の後部）が支持される。また、ボディフレーム２３の鉛直方向の略中央部分には、スイングアーム１１を揺動可能に支持するスイングアームピボット２３ｂが形成されている。

また、ボディフレーム２３の上端には、後上方に向かって延びるシートレール（不図示）及びバックステー２４が設けられている。シートレールには、燃料タンク１０に連接されるライダーシート１２及びピリオンシート１３が設けられる。

このように構成される車体フレーム２及びエンジン３には、車体外装としての各種カバーが装着される。具体的には、車体側面がサイドカウル４１によって覆われ、シートレールがリヤカウル４２によって覆われる。

ヘッドパイプ２０には、ステアリングシャフト（不図示）を介して左右一対のフロントフォーク５０が操舵可能に支持される。フロントフォーク５０の下部には前輪５１が回転可能に支持されており、前輪５１の上方はフロントフェンダ５２によって覆われる。

スイングアーム１１は、スイングアームピボット２３ｂから後方に向かって延びている。スイングアーム１１とボディフレーム２３の間には、リヤサスペンション５３が設けられている。リヤサスペンション５３は、一端がボディフレーム２３の上端側に支持され、他端がリヤサスペンションリンク５４を介してスイングアーム１１の前側下方に支持される。スイングアーム１１の後端には後輪５５が回転可能に支持されている。後輪５５の上方は、リヤカウル４２の後部に設けられるリヤフェンダ５６によって覆われる。

また、図２に示すように、左側のボディフレーム２３の下端には、車両を支持するサイドスタンド１４が設けられている。サイドスタンド１４は、ボディフレーム２３の下部を基端に棒状に延びており、基端部を支点に揺動可能に構成される。具体的にサイドスタンド１４は、車両を支持する支持位置と収納位置との間で揺動可能に構成される。図２においては、実線部分が収納位置にある状態を示している。

また、シリンダヘッドの各排気ポートには、排気システムとして、エキゾーストパイプ６、チャンバ７及びマフラ７０が接続される。エキゾーストパイプ６は、各排気ポートから下方に向かって複数本（本実施の形態では４本）延び、エンジン３の前下方で後方に屈曲した後、１本にまとめられる。チャンバ７は、エンジン３の後下方に設けられる。また、エキゾーストパイプ６とチャンバ７との間には、排気ガスを浄化する触媒８が設けられる。

触媒８は、例えば、三元触媒で構成され、筒状の触媒ケース８０（図２参照）の中に収容されている。触媒８の後端部分は、チャンバ７内に入り込んでいる。触媒８は、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。触媒８の下流側には、チャンバ７を介してマフラ７０が接続される。エンジン３の燃焼によって生じる排気ガスは、エキゾーストパイプ６を通じて触媒８で浄化される。そして、排気ガスは、チャンバ７を通じてマフラ７０で排気音が低減された後、外に排出される。

詳細は後述するが、触媒８の前後には、エンジンの排気ガス成分を検出し、触媒８の劣化判定を実施するための排気ガスセンサ９が配置される。具体的に排気ガスセンサ９は、触媒８の前側（上流側）に設けられる上流側センサ９０と、触媒８の後側（下流側）に設けられる下流側センサ９１とによって構成される。排気ガスセンサ９は、例えば、ジルコニア式酸素センサで構成され、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、ＥＣＵ１５（Electronic Control Unit）に出力される。なお、排気ガスセンサ９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。

ＥＣＵ１５は、自動二輪車１内の各種動作を統括制御する。ＥＣＵ１５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ＥＣＵ１５は、排気ガスセンサ９の出力に基づいて触媒８の劣化判定を実施する。例えば、上流側センサ９０及び下流側センサ９１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８の劣化が判定される。なお、触媒８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９０及び下流側センサ９１の出力差を用いてもよい。

上記したように、昨今の排ガス規制に伴い、自動二輪車の排気システムにおいて、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、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、従来のレイアウトから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、スポーツタイプの自動二輪車１において、エンジン３の下方及び後方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、エンジンケース３０（オイルパン３１）の下方に触媒８を配置し、エンジン３の後方にチャンバ７を配置した。触媒８の少なくとも一部は、チャンバ７内に配置される。そして、触媒８の上流側に上流側センサ９０を配置し、下流側センサ９１を触媒８の下流側のチャンバ７に配置する構成とした。

この構成によれば、エンジン３の下方に触媒８が配置されることで、触媒８の前後において、排気ガスセンサ９を触媒８に近づけて配置することができる。特にチャンバ７内に触媒８が入り込む場合であっても、チャンバ７がエンジン３の後方に配置されることで、エンジン３の後方の比較的余裕のあるスペースに下流側センサ９１を配置することができる。よって、触媒８の直後に下流側センサ９１を近づけて配置する際の自由度が向上する。触媒８の直後に下流側センサ９１が配置されることで、浄化された排気ガスが拡散されることなく直接下流側センサ９１に接触する。この結果、安定的に出力を得ることができ、排気ガスセンサ９の検出精度を損なうことがない。このように、エンジン３の下方及び後方のスペースを有効活用したことで、大幅な設計変更を要することなく、また外観意匠性に影響を与えることなく、排気ガスセンサ９を配置することが可能になった。更には、エンジン３の近くに触媒８が設けられることで、触媒８の温度低下を抑制することができ、排気ガスの浄化効果が悪化したり、センサ出力に影響を与えることを抑えることができる。

次に、図３及び図４を参照して、本実施の形態に係る排気システムについて詳細に説明する。図３は、本実施の形態に係る排気システムを示す上面図である。図４は、図３のＡ−Ａ線に沿って切断したときの断面図である。

図３に示すように、本実施の形態に係る排気システムにおいて、エキゾーストパイプ６は、シリンダヘッドの各排気ポートから下方に延出されるエキゾーストパイプ６ａ−６ｄを、第１集合パイプ６０ａ、６０ｂと第２集合パイプ６１で１つにまとめて構成される。具体的には図３に示すように、車幅方向左側からエキゾーストパイプ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄとする。車幅方向外側のエキゾーストパイプ６ａ、６ｄは、車幅方向に延びる連結パイプ６２ａによって連結される。車幅方向内側のエキゾーストパイプ６ｂ、６ｃは、車幅方向に延びる連結パイプ６２ｂによって連結される。

４つのエキゾーストパイプ６ａ−６ｄは、エンジンケース３０の前下方で後方に屈曲している。左側の２つのエキゾーストパイプ６ａ、６ｂは、第１集合パイプ６０ａに接続されて１つにまとめられ、右側の２つのエキゾーストパイプ６ｃ、６ｄは、第１集合パイプ６０ｂに接続されて１つにまとめられる。第１集合パイプ６０ａ、６０ｂはそれぞれ後方に延び、第２集合パイプ６１に接続されて１つにまとめられる。

第２集合パイプ６１は、後方に向かって延びており、内部には排気ガスの流量を調整する排気制御バルブ６１ａが設けられる。排気制御バルブ６１ａは、第２集合パイプ６１の下流側に位置している。排気制御バルブ６１ａは、例えばバタフライバルブで構成され、第２集合パイプ６１の流路断面積を拡縮することで排気ガスの流量を調整する。第２集合パイプ６１の後端には、触媒ケース８０に収容された触媒８が接続される。触媒ケース８０の後端には、チャンバ７が接続される。

触媒８は、排気ガス中の所定成分を吸着する円柱状のハニカム部と、当該ハニカム部を覆う円筒状の外筒部とを有している（共に不図示）。ハニカム部及び外筒部は、触媒ケース８０よりも下流でチャンバ７内まで延びている。

チャンバ７は、所定の膨張室を有する箱型に形成される。具体的にチャンバ７は、上下方向の幅に対して前後方向及び左右方向の幅が大きく形成され、正面視及び側面視において矩形状を有する略直方体で構成される。チャンバ７は、例えば、下方が開口された上半部と、上方が開口された下半部を溶接することで形成される。チャンバ７の前面には、触媒ケース８０に接続するための接続口７１が形成されている。接続口７１は、チャンバ７の前面において、左右方向の略中央部分に形成されており、触媒ケース８０の外径に対応した円筒形状を有している。

チャンバ７の右後方の角部には、マフラ７０を連結するための連結パイプ７２が設けられている。連結パイプ７２は、チャンバ７の内部空間（後述する下流側空間）に連通し、下流端が右後上方に向けられている。チャンバ７の上面には、図４に示すように、チャンバ７を車体側（ボディフレーム２３（図１参照））に固定する一対のブラケット７３（図３では不図示）が設けられている。

また、チャンバ７内には、内部空間を前後に仕切る仕切り壁７５が設けられている。仕切り壁７５は、チャンバ７の前後方向の略中央において、左右に延びるように形成されている。当該仕切り壁７５により、チャンバ７内の空間が、前方の上流側空間Ｓ１と後方の下流側空間Ｓ２とに分けられる。

仕切り壁７５には、上流側空間Ｓ１と下流側空間Ｓ２とを連通する連通パイプ７６が設けられる。連通パイプ７６は、左側の仕切り壁７５を貫通するように前後に延びて形成される。連通パイプ７６の上流端は拡径しており、触媒ケース８０から上流側空間Ｓ１内に流れ込む排気ガスを連通パイプ７６に導入し易くしている。

上記したように、排気ガスセンサ９は、触媒８の前後に配置されている。排気ガスセンサ９は、所定の長さを有する円柱状に形成されている。排気ガスセンサ９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。

上流側センサ９０は、エンジン３（図１参照）の下方に配置される。具体的に上流側センサ９０は、第２集合パイプ６１の上流側において、一端側が第２集合パイプ６１内に貫通するように取り付けられる。上流側センサ９０は、排気制御バルブ６１ａの前方において、第２集合パイプ６１の中心軸より左側に偏って取り付けられ、他端側が左上方に向けられている。

下流側センサ９１は、触媒８の下流側において、チャンバ７の上半部に取り付けられる。具体的に下流側センサ９１は、一端側がチャンバ７内に貫通して上流側空間Ｓ１内に露出するように取り付けられる。下流側センサ９１は、連通パイプ７６の上流側において、連通パイプ７６の中心軸より左側に偏って取り付けられ、他端側が左上方に向けられている。特に、図４に示すように、下流側センサ９１は、連通パイプ７６の軸方向から見て、連通パイプ７６に重なるように配置されている。より具体的には、下流側センサ９１の一端が、前面視において、連通パイプ７６の拡径部分より径方向内側に入り込んでいる。

また、図２に示すように、下流側センサ９１は、サイドスタンド１４が収納位置にあるときに、側面視においてサイドスタンド１４に重なるように配置されている。この構成によれば、下流側センサ９１の側方（左方）がサイドスタンド１４によって隠されるため、走行中の飛石等から下流側センサ９１を保護することができる。また、下流側センサ９１を保護するカバーを省略することができ、構成を簡略化することができる。

このように構成される排気システムにおいて、エンジン３の燃焼によって発生する排気ガスは、エンジン３の排気ポート（不図示）からエキゾーストパイプ６に流れ込む。そして、排気ガスは、排気制御バルブ６１ａで流量が調整され、触媒８に流れ込む。触媒８で浄化された排気ガスは、チャンバ７の上流側空間Ｓ１内に流れ込む。このとき、排気ガスの流路断面積が急激に大きくなるため、排気ガスの流速が急激に落とされる。排気ガスは、上流側空間Ｓ１内の内壁に衝突しながら流路が左方向に曲げられる。

チャンバ７内を流れる排気ガスは、上流側空間Ｓ１から下流側空間Ｓ２に移動する際に連通パイプ７６に集められ、連通パイプ７６を通じて後方の下流側空間Ｓ２内に流れ込む。上記したように、下流側センサ９１は、連通パイプ７６の上流側で、前面視において一端が連通パイプ７６の内側に入り込むように配置されている。このため、連通パイプ７６に排気ガスが流れ込む際に、排気ガスが下流側センサ９１に接触し易くなる。この結果、下流側センサ９１の検出精度を向上させることができる。更に排気ガスは、下流側空間Ｓ２内の内壁に衝突しながら流路が右方向に曲げられ、連結パイプ７２を通じてマフラ７０に流れ込む。

次に、図５及び図６を参照して、第１の変形例に係る排気ガスセンサの配置構造について説明する。図５は、第１の変形例に係る排気ガスセンサの配置構造を示す左側面図である。図６は、第１の変形例に係る排気ガスセンサの配置構造を示す後面図である。なお、第１の変形例では、下流側センサの配置箇所が本実施の形態と相違する。このため、本実施の形態と共通する構成は同じ符号で示し、その説明は適宜省略する。

図５及び図６に示すように、第１の変形例では、連通パイプ７６の下流端が、下流に向かうに従って拡径している。また、下流側センサ９１が連通パイプ７６の直後（下流側）に設けられている。具体的に下流側センサ９１は、軸方向が略鉛直方向に向けられ、チャンバ７の上部に取り付けられる。また、下流側センサ９１は、一端側がチャンバ７内に貫通して下流側空間Ｓ１内に露出するように取り付けられる。すなわち、下流側センサ９１の一端が、後面視において、連通パイプ７６の拡径部分（下流端）より径方向内側に入り込んでいる。

特に、下流側センサ９１は、連通パイプ７６の軸方向から見て、連通パイプ７６に重なるように配置されている。より具体的には、下流側センサ９１の一端が、後面視において、連通パイプ７６より径方向内側に入り込んでいる。このように、連通パイプ７６の直後に下流側センサ９１が配置されることで、連通パイプ７６に集められた排気ガスが、下流側空間Ｓ２に流入する際に下流側センサ９１に接触し易くなる。この結果、下流側センサ９１の検出精度を向上させることができる。

また下流側センサ９１は、チャンバ７の上部において、後面視でチャンバ７を車体（ボディフレーム２３）に固定するブラケット７３とリヤサスペンションリンク５４との間に配置されている。具体的に下流側センサ９１は、左右方向でブラケット７３とリヤサスペンションリンク５４との間に挟まれている。

この構成によれば、下流側センサ９１がチャンバ７の上部に配置されることで、チャンバ７の上部の空間を有効利用することができる。また、下流側センサ９１がブラケット７３やリヤサスペンションリンク５４等のチャンバ７の周辺構成に囲まれることで、飛石等から下流側センサ９１を保護することができる。また、下流側センサ９１を保護するカバーを省略することができ、構成を簡略化することができる。

次に、図７から図９を参照して、第２、第３の変形例に係る排気ガスセンサの配置構造について説明する。図７は、第２の変形例に係る排気ガスセンサの配置構造を示す右側面図である。図８は、第２の変形例に係る排気ガスセンサの配置構造を示す上面図である。図９は、第３の変形例に係る排気ガスセンサの配置構造を示す上面図である。なお、図８及び図９では、説明の便宜上、チャンバの上半部を省略している。また、第２、第３の変形例では、触媒及びチャンバの構成、下流側センサの配置箇所が本実施の形態及び第１の変形例と相違する。このため、上記の各形態と共通する構成は同じ符号で示し、その説明は適宜省略する。

図７及び図８に示すように、第２の変形例では、第２集合パイプ６１の後端に直接チャンバ１０１が接続されている。チャンバ１０１は、所定の膨張室を有する箱型に形成される。第２の変形例に係るチャンバ１０１は、仕切り壁７５及び連通パイプ７６を備えない点で、上記の各実施の形態と相違する。

チャンバ１０１の右後方の角部には、マフラ７０を連結するためのジョイント部１０２が設けられている。ジョイント部１０２は、チャンバ１０１の内部空間に連通し、下流端が右後上方に向けられている。具体的にジョイント部１０２の上流端は、チャンバ１０１の上面に接続され、上面視で前後に長い矩形状を有している。そして、ジョイント部１０２は、下流に向かうに従って縮径して下流端が円形断面を形成するように右後上方に延びている。

触媒１０３は、第２集合パイプ６１の下流端から後方に向かってチャンバ１０１の略前半部まで延びている。図８に示すように、触媒１０３は、チャンバ１０１の前面の略中央から上面視においてやや左後方に傾斜して延びている。触媒１０３の後端には、浄化後の排気ガスをジョイント部１０２に誘導する誘導パイプ１０４が接続される。誘導パイプ１０４は、触媒１０３の後端からジョイント部１０２に上流端に向かって右後方に屈曲しており、下流端がジョイント部１０２の入口で開放されている。

第２の変形例では、下流側センサ９１がジョイント部１０２の上流端に取り付けられる。具体的に下流側センサ９１は、軸方向が略鉛直方向（やや左前上方）に向けられ、ジョイント部１０２のやや左側に取り付けられる。また、下流側センサ９１は、一端側がジョイント部１０２内に貫通して排気ガスの流路内に露出するように取り付けられる。

特に、図８に示すように、下流側センサ９１は、検出部とは反対側の端部（他端側）が車両側面視で車両上方から前方の範囲に位置し、車両上面視でチャンバ１０１の幅内に配置されている。このため、下流側センサ９１がチャンバ１０１からはみ出すのを防止することができる。よって、チャンバ１０１の周辺構成と下流側センサ９１との隙間を確保し易くすることができ、下流側センサ９１の保護がし易くなる。

このように構成される第２の変形例では、触媒１０３で浄化された後の排気ガスが、誘導パイプ１０４によってジョイント部１０２に導かれる。上記のように、触媒１０３の下流端（後端）に誘導パイプ１０４が取り付けられ、ジョイント部１０２に下流側センサ９１が設けられることで、排気ガスが拡散されることなく下流側センサ９１に導かれる。したがって、ジョイント部１０２に集められた排気ガスが下流側センサ９１に接触し易くなる。この結果、下流側センサ９１の検出精度を向上させることができる。

上記したように、誘導パイプ１０４によって排気ガスが下流側センサ９１に導かれるため、排気ガスが拡散されることなく安定的にセンサ出力を得ることができる。例えば、下流側センサ９１が触媒から比較的離れた箇所に配置される場合であっても、下流側センサ９１の検出精度が損なわれることが無い。また、誘導パイプ１０４の下流端がジョイント部１０２の入口で開放されているため、チャンバ１０１の本来機能が損なわれることも無い。なお、図８の構成では、触媒１０３と誘導パイプ１０４との間に隙間が無いが、チャンバの目的を果たすために隙間を設けてもよい。また、干渉孔を形成してもよい。

図９に示す第３の変形例では、誘導パイプ１０５の構成が第２の変形例と相違する。図９に示すように、誘導パイプ１０５は、触媒１０３の後端から僅かに隙間を空けて配設されており、ジョイント部１０２に向かって右後方に屈曲している。誘導パイプ１０５は更に、ジョイント部１０２の下流端まで延びており、ジョイント部１０２と共にマフラに接続される。また、誘導パイプ１０５の外径は、触媒１０３の外径より小さく、触媒１０３の半径より大きく形成されている。特に、誘導パイプ１０５の上流端は、触媒１０３に対してやや右側に偏って配置されており、触媒１０３の軸方向から見て、触媒１０３と誘導パイプ１０５の上流端は重なっている。

下流側センサ９１は、第２の変形例と同様に、ジョイント部１０２の上流端に取り付けられる。具体的に下流側センサ９１は、軸方向が略鉛直方向（やや左前上方）に向けられ、ジョイント部１０２のやや左側に取り付けられる。特に第３の変形例では、下流側センサ９１の一端側が、ジョイント部１０２及び誘導パイプ１０５内に貫通して排気ガスの流路内に露出するように取り付けられる。

このような構成であっても、ジョイント部１０２に集められた排気ガスが下流側センサ９１に接触し易くなる。上記のように、触媒１０３と誘導パイプ１０５の上流端が重なることで、浄化後の排気ガスが誘導パイプ１０５に流入し易くなる。この結果、排気ガスを下流側センサ９１に導き易くすることができ、下流側センサ９１の検出精度を向上させることができる。また、誘導パイプ１０５によって排気ガスが下流側センサ９１に導かれるため、排気ガスが拡散されることなく、誘導パイプ１０５内で排気ガスを下流側センサ９１で安定的に検出することができる。更に、誘導パイプ１０５の上流端が触媒１０３の出口で開放されているため、チャンバ１０１の本来機能が損なわれることも無い。

このように、上記の各実施の形態によれば、チャンバ内に触媒の一部が入り込む、又は触媒全体がチャンバ内に設けられる場合であっても、下流側センサの検出精度を損なうことなく排気ガスセンサを最適な配置とすることが可能である。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した実施の形態においては、上流側センサ９０が、触媒８の直前に配置される構成としたが、この構成に限定されない。上流側センサ９０は、触媒８よりも上流側であればどの位置に配置されてもよく、例えば、エンジンケース３０の前方に配置されてもよい。

また、上記した実施の形態においては、単一の触媒８を備える構成としたが、この構成に限定されない。例えば、触媒は分割触媒や、複数の触媒で構成されてもよい。

また、上記した実施の形態においては、チャンバ７内の空間が、仕切り壁７３によって２つの空間（上流側空間Ｓ１及び下流側空間Ｓ２）に仕切られる構成としたが、この構成に限定されない。チャンバ７内の空間は、３つ以上の空間に仕切られてもよい。

以上説明したように、本発明は、検出精度を損なうことなく排気ガスセンサを触媒の前後に配置することができるという効果を有し、特に、排気ガスセンサの配置構造に有用である。

１ 自動二輪車
１４ サイドスタンド
３ エンジン
５４ リヤサスペンションリンク
７、１０１ チャンバ
７０ マフラ
７３ ブラケット
７５ 仕切り壁
７６ 連通パイプ
８、１０３ 触媒
９ 排気ガスセンサ
９０ 上流側センサ
９１ 下流側センサ
１０２ ジョイント部
１０４、１０５ 誘導パイプ

Claims (9)

1. エンジンの排気ガスを浄化する触媒と、
   前記エンジンの排気ガス成分を検出する排気ガスセンサと、
   エンジンの後方に配置されるチャンバと、を備え、
   前記触媒は、前記エンジンの下方に設けられ、少なくとも一部が前記チャンバ内に配置されており、
   前記排気ガスセンサは、前記触媒の上流側に設けられる上流側センサと、前記触媒の下流側に設けられる下流側センサと、を有し、
   前記上流側センサは、前記エンジンの下方に配置され、
   前記下流側センサは、前記チャンバに配置されることを特徴とする排気ガスセンサの配置構造。
2. 前記チャンバは、内部空間を仕切る仕切り壁と、当該仕切り壁によって仕切られた複数の空間同士を連通する連通パイプと、を有し、
   前記下流側センサは、前記連通パイプの上流側において、前記連通パイプの軸方向から見て前記連通パイプに重なるように配置され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. 車両を支持する支持位置と、収納位置との間で揺動可能に構成されるサイドスタンドを更に備え、
   前記サイドスタンドが前記収納位置にあるときに、前記下流側センサは、車両側面視において前記サイドスタンドに重な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、内部空間を仕切る仕切り壁と、当該仕切り壁によって仕切られた複数の空間同士を連通する連通パイプと、を有し、
   前記下流側センサは、前記連通パイプの下流側において、前記連通パイプの軸方向から見て前記連通パイプに重なるように配置され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。
5. 前記下流側センサは、前記チャンバの上部であって、車両後面視において、前記チャンバを車体に固定するブラケットとリヤサスペンションリンクとの間に配置されることを特徴とする請求項４に記載の排気ガスセンサの配置構造。
6. 前記チャンバとマフラとを接続するジョイント部を更に備え、
   前記下流側センサは、前記ジョイント部に配置され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。
7. 前記下流側センサは、検出部とは反対側の端部が車両側面視で車両上方から前方の範囲に位置し、車両上面視で前記チャンバの幅内に配置されることを特徴とする請求項６に記載の排気ガスセンサの配置構造。
8. 前記チャンバは、前記触媒後端から前記ジョイント部まで排気ガスを誘導する誘導パイプを有することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の排気ガスセンサの配置構造。
9. 前記チャンバは、前記触媒の下流から前記ジョイント部に排気ガスを誘導する誘導パイプを有し、
   前記誘導パイプは、上流端が前記触媒の後端から離れている一方、下流端が前記ジョイント部の下流端まで延びており、
   前記下流側センサは、前記ジョイント部及び前記誘導パイプを貫通するように取り付けられることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の排気ガスセンサの配置構造。

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