特開 2025-75542 排気装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025075542

(43)【公開日】2025-05-15

(54)【発明の名称】排気装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 13/08 20100101AFI20250508BHJP

   F01N 13/00 20100101ALI20250508BHJP

   F01N 1/08 20060101ALI20250508BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20250508BHJP

【ＦＩ】

F01N13/08 A

F01N13/00 A

F01N1/08 F

F01N3/24 J

F01N13/08 D

F01N1/08 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023186785

(22)【出願日】2023-10-31

(71)【出願人】

【識別番号】521431099

【氏名又は名称】カワサキモータース株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100133916

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 興

(72)【発明者】

【氏名】三上 恒平

【テーマコード（参考）】

3G004

3G091

【Ｆターム（参考）】

3G004BA01

3G004CA06

3G004DA25

3G091AB01

3G091BA26

3G091HA37

(57)【要約】

【課題】触媒ユニットと接続パイプとの熱膨張差、および接続パイプと外筒との熱膨張差にそれぞれ起因する相対変位を許容して、熱膨張差に起因する応力を抑制する排気装置を提供する。
【解決手段】排気装置１は、触媒ユニット３と、触媒ユニット３の下流側に接続された接続パイプ４と、接続パイプ４の内部を流れる排気ガスの状態を検出する排気ガスセンサ５と、接続パイプ４の外周を覆う外筒６とを備える。接続パイプ４の上流側端部は、触媒ユニット３の出口に圧入されている。接続パイプ４は、上流側端部よりも下流側の位置で当該接続パイプ４の周囲の第１バッフルプレート１１に固定されている。接続パイプ４の周面には、排気ガスセンサ５の外径Ｄ１よりも大きい開口径Ｄ２を有する第１開口４ｃが形成され、排気ガスセンサ５は、検出部５ａが第１開口４ｃを通して接続パイプ４の内部に挿入された状態で外筒６に固定されている。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンから排出される排気ガスを浄化する触媒を有する触媒ユニットと、
前記触媒ユニットに対して前記排気ガスの流通方向において下流側に接続された接続パイプと、
前記接続パイプの内部を流れる排気ガスの状態を検出する検出部を有する排気ガスセンサと、
前記接続パイプの外周を覆う外筒と、
を備え、
前記接続パイプの上流側端部は、前記触媒ユニットの出口に圧入され、
前記接続パイプは、前記上流側端部よりも下流側の位置で当該接続パイプの周囲の他の部材に固定され、
前記接続パイプの周面には、前記排気ガスセンサの外径よりも大きい開口径を有する第１開口が形成され、
前記排気ガスセンサは、前記検出部が前記第１開口を通して前記接続パイプの内部に挿入された状態で前記外筒に固定されている、
ことを特徴とする排気装置。

【請求項2】

前記外筒は、前記触媒ユニットおよび前記接続パイプの外周を覆い、
前記外筒の出口は、前記接続パイプの出口よりも下流側の位置に配置されている、
請求項１に記載の排気装置。

【請求項3】

前記接続パイプのうちで、前記排気ガスセンサが配置される前記第１開口が形成された部分の外径は、前記触媒の直径よりも小さく、
前記触媒ユニットまたは前記接続パイプは、前記触媒から前記排気ガスセンサに達するまでの間において、下流側に進むにつれて縮径する縮径部分を有する、
請求項１または２に記載の排気装置。

【請求項4】

前記接続パイプの軸中心は、前記外筒の軸中心に対して、前記第１開口が前記外筒における前記排気ガスセンサを支持する支持部に近づく方向にオフセットして配置されている、
請求項１または２に記載の排気装置。

【請求項5】

前記外筒における前記排気ガスセンサが固定された部分は、前記外筒の他の部分に対して径方向内側に凹んでいる、
請求項１または２に記載の排気装置。

【請求項6】

前記外筒は、
前記接続パイプの前記第１開口に連通する第２開口が形成された外筒本体と、
前記第２開口を塞ぐ蓋部材と
を備えており、
前記蓋部材は、
前記排気ガスセンサを前記第１開口に挿入された状態で支持する支持部を有し、前記外筒本体よりも径方向内側に凹んだ中央部と、
前記外筒本体の前記第２開口の周縁に接合された周縁部と
を備える、
請求項５に記載の排気装置。

【請求項7】

前記接続パイプにおける前記第１開口よりも下流側の部分を支持する支持部材をさらに備えている、
請求項１または２に記載の排気装置。

【請求項8】

前記支持部材は、前記外筒の内周面と前記接続パイプの外周面とを接続するとともに当該外筒と前記接続パイプとの間の空間部における排気ガスの流れを規制するバッフルプレートである、
請求項７に記載の排気装置。

【請求項9】

前記接続パイプの下流側端部よりも下流側に配置された下流側パイプをさらに備え、
前記下流側パイプは、閉じられた上流側端部と、複数の通気孔を有する周面とを有しており、
前記第１開口は、前記接続パイプの下流側端部よりも上流側端部に近い位置に配置されている、
請求項８に記載の排気装置。

【請求項10】

前記外筒は、当該外筒の内部に、前記触媒ユニットを収容するとともに、排気ガスの運動エネルギーを小さくするための消音室を形成する、
請求項１または２に記載の排気装置。

【請求項11】

前記消音室は、
前記外筒と、
前記接続パイプと、
前記外筒の内周面と前記接続パイプの外周面とを接続するとともに当該外筒と前記接続パイプとの間の空間部における排気ガスの流れを規制するバッフルプレートと、
によって形成され、
前記触媒ユニットは、前記外筒に前記接続パイプおよび前記バッフルプレートとともに収容されている、
請求項１０に記載の排気装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、触媒ユニットの下流側に排気ガスセンサが配置された排気装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車やオートバイなどでは、エンジンから排出される排気ガスを浄化する触媒を有する触媒ユニットを備えた排気装置が種々提案されている。触媒ユニットを備えた排気装置には、触媒ユニットの状態の検知やその他の目的のために酸素濃度などを検知する排気ガスセンサが触媒ユニットの下流側のパイプに設けられるものがある。

【0003】

特許文献１に記載されている排気装置では、下流側酸素センサの先端の検知部分が触媒の下流側に延びる第１内筒の内部に挿入されている。この排気装置では、第１内筒は、当該第１内筒のその外周を外筒で覆われている。第１内筒と外筒との間は、外筒の径方向内側に延びる管部材によって連結されている。管部材の両端部は、第１内筒および外筒にそれぞれ接合されている。下流側酸素センサは、管部材に挿入され、センサ先端の検知部分が第１内筒の内部に挿入された位置に保持されている。第１内筒は、その内部に触媒を収容するとともに触媒の上流側および下流側に延長して形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－１１０６１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の構造では、第１内筒は、触媒を収容するとともに触媒の上流側および下流側に延長して形成されているので、第１内筒と触媒とが互いに相対変位できない。したがって、触媒と第１内筒との熱膨張差に起因する相対変位が生じるおそれがある。

【0006】

しかも、第１内筒と外筒との間は、外筒の径方向内側に延びる管部材によって連結されている。この管部材を介した連結により、第１内筒と下流側酸素センサとの間は互いに相対変位できない。そのため、第１内筒と外筒との熱膨張差に起因する応力を抑制することができない。この応力によって、管部材およびその内部に挿入された下流側酸素センサなどにゆがみや変形などが生じるおそれがある。

【0007】

本開示は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、触媒ユニットと接続パイプとの熱膨張差、および接続パイプと外筒との熱膨張差にそれぞれ起因する相対変位を許容して、熱膨張差に起因する応力を抑制する排気装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一の局面に係る排気装置は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する触媒を有する触媒ユニットと、前記触媒ユニットに対して前記排気ガスの流通方向において下流側に接続された接続パイプと、前記接続パイプの内部を流れる排気ガスの状態を検出する検出部を有する排気ガスセンサと、前記接続パイプの外周を覆う外筒と、を備え、前記接続パイプの上流側端部は、前記触媒ユニットの出口に圧入され、前記接続パイプは、前記上流側端部よりも下流側の位置で当該接続パイプの周囲の他の部材に固定され、前記接続パイプの周面には、前記排気ガスセンサの外径よりも大きい開口径を有する第１開口が形成され、前記排気ガスセンサは、前記検出部が前記第１開口を通して前記接続パイプの内部に挿入された状態で前記外筒に固定されている。

【発明の効果】

【0009】

本開示の排気装置によれば、触媒ユニットと接続パイプとの熱膨張差、および接続パイプと外筒との熱膨張差にそれぞれ起因する相対変位を許容して、熱膨張差に起因する応力を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の実施形態に係る排気装置の一例としてオートバイのマフラーの全体構成を示す一部分解斜視図である。

【図2】図１の触媒ユニットおよび排気ガスセンサおよびその周辺部の拡大斜視図である。

【図3】図２の外筒の蓋部材を取り除いた状態の拡大斜視図である。

【図4】図１の排気ガスセンサの上端の延長線上から見た触媒ユニットおよび排気ガスセンサおよびその周辺部の拡大図である。

【図5】図４のＶ－Ｖ線断面図である。

【図6】図１の意匠カバーの開口窓を通して排気ガスセンサが外部から見える状態を示す斜視説明図である。

【図7】図６の意匠カバーを取り除いて、排気ガスセンサとともに外筒を構成する外筒本体および蓋部材が外部から見える状態を示す斜視説明図である。

【図8】図７の排気ガスセンサおよび蓋部材を外筒本体に対して周方向下方にずらした状態を示す斜視説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施形態に係る排気装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１～５には、本開示の実施形態に係る排気装置の一例としてオートバイのマフラーが示されている。なお、本開示の排気装置は、触媒ユニットおよび排気ガスセンサを備えた排気装置に広く適用され、エンジンを備えた自動車などの排気システムに広く適用することができる。

【0012】

図１～５に示される排気装置であるマフラー１は、エンジンＥの排気口に対して接続管２を介して接続されている。接続管２は、エンジンＥの排気口に接続される上流側端部２ａと、マフラー１に接続される下流側端部２ｂと、下流側端部２ｂに設けられた上流側センサ支持部２ｃとを有する。上流側センサ支持部２ｃには、触媒ユニット３に対して排気ガスの流通方向Ｘの上流側で排気ガスの状態を検知するセンサを取り付けることができる。

【0013】

図１～５に示されるマフラー１は、触媒ユニット３と、接続パイプ４と、排気ガスセンサ５と、外筒６と、意匠カバー７と、マフラーエンド８と、第１バッフルプレート１１と、第１下流側パイプ１２と、第２バッフルプレート１３と、第２下流側パイプ１４と、第３バッフルプレート１５とを備える。マフラーエンド８は、マフラー１の下流端部分を構成する部材である。

【0014】

触媒ユニット３は、エンジンＥから排出される排気ガスを浄化する触媒３ａを有するユニットである。触媒ユニット３は、具体的には、図５に示されるように、触媒３ａと、上流側支持部３ｂと、下流側支持部３ｃとを有する。触媒３ａは、排気ガスに含まれる有害成分を浄化する物質として白金などの金属を含む。上流側支持部３ｂは、触媒３ａの上流側端部を支持する部分であり、触媒ユニット３の入口３ｄを形成するとともに入口３ｄから流通方向Ｘの下流側に向かうにつれて径方向外側に拡大するテーパ状の部分である。上流側支持部３ｂにおける上記の入口３ｄを形成している部分は、接続管２の下流側端部２ｂに溶接などによって接合されている。下流側支持部３ｃは、触媒３ａの下流側端部を支持する部分であり、触媒ユニット３の出口３ｅを形成するとともに流通方向Ｘの下流側に向かうにつれて出口３ｅに向かって径方向内側に縮小するテーパ状の部分である。

【0015】

下流側支持部３ｃは、具体的には、触媒３ａの下流側端部を支持する触媒支持部３ｃ１と、接続パイプ４の上流側端部４ａが圧入されたパイプ圧入部３ｃ２と、触媒支持部３ｃ１からパイプ圧入部３ｃ２へ向かうにつれて径方向内側に縮小する縮径部分３ｃ３とを有する。縮径部分３ｃ３は、触媒３ａから排気ガスセンサ５に達するまでの間において、言い換えれば、触媒３ａから接続パイプ４の第１開口４ｃが形成された部分に達するまでの間において、下流側に進むにつれて縮径する。

【0016】

接続パイプ４は、触媒ユニット３に対して流通方向Ｘにおいて下流側に接続されている。具体的には、接続パイプ４の上流側端部４ａは、触媒ユニット３の出口３ｅに圧入されている。触媒ユニット３の出口３ｅは、下流側支持部３ｃのパイプ圧入部３ｃ２に形成されている。

【0017】

上記の接続パイプ４の上流側端部４ａは、触媒ユニット３の出口３ｅに圧入されていることで、接続パイプ４と触媒ユニット３とが互いに相対変位可能となる。これによって触媒ユニット３と接続パイプ４との熱膨張差に起因する相対変位を許容することが可能となり、両者の間で生じる熱膨張差に起因する応力を抑制することができる。

【0018】

本実施形態でいう「圧入」とは、排気ガスの熱による熱応力を受けて触媒ユニット３および接続パイプ４が熱膨張時に相対変位可能な嵌め合いで圧入されていることをいう。また、「圧入」は、溶接などによる相対変位を阻止する接合はされていないことを意味する。

【0019】

接続パイプ４の上流側端部４ａは、触媒ユニット３の出口３ｅに圧入されているだけで溶接されている部分がないので、排気ガスセンサ５を触媒３ａに近づけることができ、より精度の高い測定が可能になる。

【0020】

接続パイプ４の上流側端部４ａは、触媒ユニット３の出口３ｅに圧入されているのみなので、排気ガスが接続パイプ４の上流側端部４ａと触媒ユニット３の出口３ｅとの隙間から接続パイプ４の外周側にわずかに流出する可能性がある。しかし、微量の排気ガスの流出は排気ガスセンサ５の測定には影響がない。

【0021】

接続パイプ４の下流側端部４ｂは、上流側端部４ａよりも下流側の部分であり、接続パイプ４の周囲の他の部材、本実施形態では第１バッフルプレート１１に固定されている。下流側端部４ｂは、第１バッフルプレート１１を介して外筒６に連結されている。

【0022】

図５に示されるように、接続パイプ４の軸中心Ｃ２は、外筒６の軸中心Ｃ１に対して、第１開口４ｃが外筒６における排気ガスセンサ５を支持する支持部であるナット６２ａに近づく方向、図４では上方にオフセットして配置されている。そのため、第１開口４ｃと当該ナット６２ａとの距離を短くすることが可能になり、それに伴って外筒６のナット６２ａに固定されながら接続パイプ４の第１開口４ｃに挿入される排気ガスセンサ５の長さを短くすることが可能になる。すなわち、既存の排気ガスセンサ５の適用が容易になる。

【0023】

図５に示されるように、接続パイプ４の周面には、排気ガスセンサ５の外径Ｄ１よりも大きい開口径Ｄ２を有する第１開口４ｃが形成されている。

【0024】

第１開口４ｃは、接続パイプ４の下流側端部４ｂよりも上流側端部４ａに近い位置に配置されている。

【0025】

また、本実施形態では、接続パイプ４のうちで、排気ガスセンサ５が配置される第１開口４ｃが形成された部分の外径Ｄ３は、触媒の直径Ｄ４よりも小さい。触媒ユニット３は、上記のように、触媒３ａから排気ガスセンサ５に達するまでの間において、下流側に進むにつれて縮径する縮径部分３ｃ３を有する。この構成により、触媒３ａを通過後の排気ガスを縮径部分３ｃ３で集めて接続パイプ４の第１開口４ｃに挿入された排気ガスセンサ５に導くことができ、排気ガスの検出精度を高めやすい。なお、縮径部分は、触媒ユニット３の代わりに接続パイプ４の上流側端部４ａに形成してもよい。

【0026】

排気ガスセンサ５は、検出素子５ａと、取付部５ｂと、出力端子５ｃとを有する。検出素子５ａは、接続パイプ４の内部を流れる排気ガスの状態を検出する検出部である。取付部５ｂは、その周面においておねじ部５ｂ１を有する。排気ガスセンサ５のおねじ部５ｂ１は、外筒６のナット６２ａに挿入されてナット６２ａの内周面に形成されためじに部に螺合する。これにより、排気ガスセンサ５は、検出素子５ａが第１開口４ｃを通して接続パイプ４の内部に挿入された状態で、外筒６のナット６２ａに固定されている。

【0027】

排気ガスセンサ５は、その外径Ｄ１よりも大きい開口径Ｄ２を有する第１開口４ｃを通して接続パイプ４の内部に挿入されている。したがって排気ガスセンサ５と接続パイプ４とは径方向に間隔ｇをあけた状態に形成される。このため、接続パイプ４と排気ガスセンサ５とが互いに相対変位可能となる。これによって、接続パイプ４と外筒６との熱膨張差に起因する相対変位を許容することが可能となり、接続パイプ４と外筒６の両者の間で生じる熱膨張差に起因する応力を抑制することができる。

【0028】

検出素子５ａは、排気ガスの状態として、排気ガスの酸素濃度を検出するＯ_２センサや排気ガスの流量を検出するエアフローセンサなどである。

【0029】

出力端子５ｃは、外筒６の外方に突出するとともに意匠カバー７の開口窓７ｃを通して外部に露出しており、外部のエンジン制御用のコントローラなどに電気的に接続される。出力端子５ｃは、検出素子５ａで検出された排気ガスの状態に関する信号をコントローラへ送信する。

【0030】

外筒６は、少なくとも接続パイプ４の外周を覆う。本実施形態では、外筒６は、触媒ユニット３、接続パイプ４、第１バッフルプレート１１、第１下流側パイプ１２、第２バッフルプレート１３、第２下流側パイプ１４、第３バッフルプレート１５の外周を覆う。外筒６の出口６ｂは、図１に示されるように、接続パイプ４の出口４ｅよりも下流側の位置、具体的には第３バッフルプレート１５の下流側の位置に配置されている。この構成により、排気ガスセンサ５と接続パイプ４との隙間や、接続パイプ４と触媒ユニット３の隙間から排気ガスが漏れても、外筒６で覆われているので、外筒６の出口６ｂ以外から外方に排気ガスが漏れることが防ぐことが可能である。

【0031】

外筒６は、接続パイプ４の第１開口４ｃに連通する第２開口６１ａが形成された外筒本体６１と、第２開口６１ａを塞ぐ蓋部材６２とを備えている。

【0032】

蓋部材６２は、中央部６２ｃと、周縁部６２ｂとを有する。中央部６２ｃは、ナット６２ａを有し、外筒６の他の部分である外筒本体６１に対して径方向内側に凹んでいる。これにより、外筒６の凹部６ｃが形成されている。ナット６２ａは、蓋部材６２の中央部６２ｃに溶接などによって接合されている。ナット６２ａは、排気ガスセンサ５を接続パイプ４の第１開口４ｃに挿入された状態で支持する支持部である。

【0033】

周縁部６２ｂは、中央部６２ｃの周囲を取り囲む部分であり、外筒本体６１の第２開口６１ａの周縁に溶接によって接合されているので、第２開口６１ａから外筒６の外部への排気ガスの漏れはない。

【0034】

本実施形態では、外筒６は、排気ガスセンサ５が固定された部分において、径方向内側に凹む凹部６ｃを有している。そのため、外筒６との取付位置から検出素子５ａまでの距離を短くでき、排気ガスセンサ５が長尺になることを防ぐことができる。

【0035】

しかも、蓋部材６２の中央部６２ｃは、ナット６２ａを有し、外筒本体６１よりも径方向内側に凹んで凹部６ｃを形成している。そのため、外筒６における排気ガスセンサ５が固定されるため凹部６ｃを形成しやすい。また、外筒６における排気ガスセンサ５が固定されるための凹部６ｃが存在することにより、排気ガスセンサ５を着脱作業する際にレンチなどの工具を排気ガスセンサ５に近づけやすい。

【0036】

本実施形態では、接続パイプ４の第１開口４ｃの開口径Ｄ２は、外筒６のナット６２ａの外径Ｄ５よりも大きく設定されている。言い換えれば、第１開口４ｃの内周縁とナット６２ａの外周縁との間に隙間ｇが形成されている。これにより、蓋部材６２の取付しろを大きくすることができ、周囲の状況などに応じて、外筒６に対する排気ガスセンサ５の取付位置を調整しやすくすることができる。

【0037】

たとえば、図６～８に示されるように、意匠カバー７に収容された外筒６は、共通の外筒６を用いて、排気ガスセンサ５の向きを異ならせることができる。具体的には、図７～８に示されるように、排気ガスセンサ５がナット６２ａに固定された蓋部材６２は、外筒本体６１の第２開口６１ａを塞いでいる範囲では、外筒本体６１の周方向に沿って上下方向に位置調整できる。これにより、排気ガスセンサ５の向きを変えることが可能である。

【0038】

第１バッフルプレート１１は、接続パイプ４における第１開口４ｃよりも下流側の部分を支持する支持部材である。

【0039】

第１バッフルプレート１１は、図５に示されるように、中央に穴が開いた円板状の部材であり、外筒６の内周面に接合された外周側部分１１ａと、接続パイプ４の外周面に接合された内周側部分１１ｂと、流通方向Ｘを向いて開口する開口部１１ｃとを有する。この構成により、第１バッフルプレート１１は、外筒６の内周面と接続パイプ４の外周面とを接続するとともに当該外筒６と接続パイプ４との間の空間部Ｓ１における排気ガスの流れＥ１を規制する。

【0040】

マフラー１が上記の第１バッフルプレート１１を備えることにより、接続パイプ４は、その上流側端部４ａが触媒ユニット３に圧入されるとともに第１開口４ｃよりも下流側の部分が第１バッフルプレート１１で支持される。この構成では、接続パイプ４は、第１開口４ｃの上流側および下流側で支持されたいわゆる両端支持された状態になる。これにより、接続パイプ４を長尺化したとしても、接続パイプ４の支持強度を向上することが可能である。これによって排気ガスセンサ５から接続パイプ４の出口４ｅまでの距離を長くしやすく、接続パイプ４の出口４ｅから排気ガスセンサ５まで逆流する排気ガスを抑えることができる。

【0041】

また、接続パイプ４を支持する第１バッフルプレート１１によって外筒６と接続パイプ４との間の空間部Ｓ１における排気ガスの流れを規制して当該排気ガスの消音を行うことが可能である。

【0042】

第１下流側パイプ１２は、接続パイプ４の下流側端部４ｂよりも下流側に配置されたパイプである。第１下流側パイプ１２は、図５に示されるように、閉じられた上流側端部１２ａと、複数の通気孔１２ｃを有する周面１２ｂとを有している。この構成により、接続パイプ４を通過した排気ガスは、第１下流側パイプ１２の閉じられた上流側端部１２ａに当たったのちに、バッフルプレートに規制されながら接続パイプ４と外筒６との間の空間部Ｓ１へ向かう流れＥ１と、第１下流側パイプ１２の周面１２ｂの通気孔１２ｃを通して第１下流側パイプ１２の内部へ向かう流れＥ２とに分かれて、急拡大と急縮小をすることによって、効果的に消音される。

【0043】

また、本実施形態では、排気ガスセンサ５は、第１開口４ｃに挿入されることにより、接続パイプ４の下流側端部４ｂよりも上流側端部４ａに近い位置に配置されている。接続パイプ４の下流側にある第１下流側パイプ１２の上流側端部１２ａは、閉じられている。したがって、接続パイプ４を通過した排気ガスの脈動が排気ガスセンサの測定に影響を与えるおそれが低減し、検知精度が向上する。

【0044】

第２バッフルプレート１３は、図１～３に示されるように、第１バッフルプレート１１と同様に、中央に穴が開いた円板状の部材である。第２バッフルプレート１３は、外筒６の内周面と第１下流側パイプ１２の外周面とを接続するとともに当該外筒６と第１下流側パイプ１２との間の空間部における排気ガスの流れを規制する。

【0045】

第２下流側パイプ１４は、第１下流側パイプ１２の下流側端部よりも下流側に配置されたパイプである。第２下流側パイプ１４は、第１下流側パイプ１２と同様に、閉じられた上流側端部と、複数の通気孔を有する周面とを有している。

【0046】

第３バッフルプレート１５は、第１バッフルプレート１１と同様に、中央に穴が開いた円板状の部材である。第３バッフルプレート１５は、外筒６の内周面と第２下流側パイプ１４の外周面とを接続するとともに当該外筒６と第２下流側パイプ１４との間の空間部における排気ガスの流れを規制する。

【0047】

本実施形態では、外筒６は、当該外筒６の内部に、触媒ユニット３を収容するとともに、排気ガスの運動エネルギーを小さくするための消音室１０を形成する。この構成では、外筒６内部に形成された消音室１０によって排気ガスの消音を行うとともに、触媒ユニット３を外部から視認しにくくして触媒ユニット３による美観低下を防ぐことができる。

【0048】

本実施形態の消音室１０は、具体的には、図２および図５に示されるように、接続パイプ４と、外筒６と、第１バッフルプレート１１と、第１下流側パイプ１２と、第２バッフルプレート１３と、第２下流側パイプ１４と、第３バッフルプレート１５とによって形成されている。

【0049】

触媒ユニット３は、外筒６に接続パイプ４および第１バッフルプレート１１その他の消音室１０を構成する部材とともに収容されている。これにより、触媒ユニット３を外部から視認しにくくして美観低下を防ぐとともに消音室１０を外筒６内部の限られたスペースで形成することが可能になる。そのため、排気装置の小型化を達成できる。

【0050】

意匠カバー７は、外筒６の外周を覆って意匠性および断熱性を向上させる樹脂製または金属製の筒状の部材である。意匠カバー７は、円筒状の本体部７ｄと、本体部７ｄの上流側端部７ｄ１を閉じる円板状の上流側蓋部７ａとを有する。本体部７ｄは、開放された下流側端部７ｂと、開口窓７ｃとを有する。意匠カバー７の上流側蓋部７ａは、図５に示されるように、当該上流側蓋部７ａの中心に開口７ａ４を有する円板状の部分であり、内側接合部７ａ１と、中間接合部７ａ２と、外側接合部７ａ３とを有する。内側接合部７ａ１は、開口７ａ４の周縁を形成するフランジ部であり、接続管２の下流側端部２ｂの外周面に溶接などによって接合されている。中間接合部７ａ２は、上流側蓋部７ａにおける内周縁と外周縁との間の領域に形成された階段状の部分であり、外筒６の上流側端部６ｄの内周面に溶接などによって接合されている。外側接合部７ａ３は、上流側蓋部７ａの外周縁を形成するフランジ部であり、本体部７ｄの上流側端部７ｄ１の内周面に溶接などによって接合されている。本体部７ｄの下流側端部７ｂは、図１に示されるマフラーエンド８に溶接などによって接合されている。開口窓７ｃは、意匠カバー７の本体部７ｄの周面に形成され、外筒６における排気ガスセンサ５の取付位置に対応する位置に配置されている。これにより、開口窓７ｃを通して、外部のコントローラを排気ガスセンサ５に電気的に接続することが可能である。

【0051】

［本開示のまとめ］
本開示の第１の態様に係る排気装置は、エンジンから排出される排気ガスを浄化する触媒を有する触媒ユニットと、前記触媒ユニットに対して前記排気ガスの流通方向において下流側に接続された接続パイプと、前記接続パイプの内部を流れる排気ガスの状態を検出する検出部を有する排気ガスセンサと、前記接続パイプの外周を覆う外筒と、を備え、 前記接続パイプの上流側端部は、前記触媒ユニットの出口に圧入され、前記接続パイプは、前記上流側端部よりも下流側の位置で当該接続パイプの周囲の他の部材に固定され、 前記接続パイプの周面には、前記排気ガスセンサの外径よりも大きい開口径を有する第１開口が形成され、前記排気ガスセンサは、前記検出部が前記第１開口を通して前記接続パイプの内部に挿入された状態で前記外筒に固定されている。

【0052】

第１の態様によれば、接続パイプの上流側端部は、触媒ユニットの出口に圧入されていることで、接続パイプと触媒ユニットとが互いに相対変位可能となる。これによって触媒ユニットと接続パイプとの熱膨張差に起因する相対変位を許容することが可能となり、両者の間で生じる応力を抑制することができる。

【0053】

また、排気ガスセンサは、その外径よりも大きい第１開口を通して接続パイプの内部に挿入されている。したがって排気ガスセンサと接続パイプとは径方向に間隔をあけた状態に形成される。このため、接続パイプと排気ガスセンサとが互いに相対変位可能となる。これによって、接続パイプと外筒との熱膨張差に起因する相対変位を許容することが可能となり、両者の間で生じる応力を抑制することができる。

【0054】

本開示の第２の態様に係る排気装置は、第１の態様に係る排気装置において、前記外筒は、前記触媒ユニットおよび前記接続パイプの外周を覆い、前記外筒の出口は、前記接続パイプの出口よりも下流側の位置に配置されている。

【0055】

第２の態様によれば、排気ガスセンサと接続パイプとの隙間や、接続パイプと触媒ユニットの隙間から排気ガスが漏れても、外筒で覆われているので、外筒の出口以外から外方に排気ガスが漏れることが防ぐことが可能である。

【0056】

本開示の第３の態様に係る排気装置は、第１または第２の態様に係る排気装置において、前記接続パイプのうちで、前記排気ガスセンサが配置される前記第１開口が形成された部分の外径は、前記触媒の直径よりも小さく、前記触媒ユニットまたは前記接続パイプは、前記触媒から前記排気ガスセンサに達するまでの間において、下流側に進むにつれて縮径する縮径部分を有する。

【0057】

第３の態様によれば、触媒を通過後の排気ガスを縮径部分で集めて接続パイプの第１開口に挿入された排気ガスセンサに導くことができ、排気ガスの検出精度を高めやすい。

【0058】

本開示の第４の態様に係る排気装置は、第１～第３の態様に係る排気装置において、前記接続パイプの軸中心は、前記外筒の軸中心に対して、前記第１開口が前記外筒における前記排気ガスセンサを支持する支持部に近づく方向にオフセットして配置されている。

【0059】

第４の態様によれば、接続パイプは、外筒の軸中心に対して、接続パイプの第１開口が外筒における排気ガスセンサを支持する支持部に近づく方向にオフセットして配置されているので、第１開口と当該支持部との距離を短くすることが可能になり、それに伴って外筒の支持部に固定されながら接続パイプの第１開口に挿入される排気ガスセンサの長さを短くすることが可能になる。これにより、既存の排気ガスセンサの適用が容易になる。

【0060】

本開示の第５の態様に係る排気装置は、第１～第４の態様に係る排気装置において、前記外筒における前記排気ガスセンサが固定された部分は、前記外筒の他の部分に対して径方向内側に凹んでいる。

【0061】

第５の態様によれば、外筒との取付位置から検出部までの距離を短くでき、排気ガスセンサが長尺になることを防ぐことができる。

【0062】

本開示の第６の態様に係る排気装置は、第５の態様に係る排気装置において、前記外筒は、前記接続パイプの前記第１開口に連通する第２開口が形成された外筒本体と、前記第２開口を塞ぐ蓋部材とを備えており、前記蓋部材は、前記排気ガスセンサを前記第１開口に挿入された状態で支持する支持部を有し、前記外筒本体よりも径方向内側に凹んだ中央部と、前記外筒本体の前記第２開口の周縁に接合された周縁部とを備える。

【0063】

第６の態様によれば、外筒における排気ガスセンサが固定されるための凹んだ部分を形成しやすい。

【0064】

本開示の第７の態様に係る排気装置は、第１～第６の態様に係る排気装置において、前記接続パイプにおける前記第１開口よりも下流側の部分を支持する支持部材をさらに備えている。

【0065】

第７の態様によれば、上記の支持部材を備えることにより、接続パイプは、その上流側端部が触媒ユニットに圧入されるとともに第１開口よりも下流側の部分が支持部材で支持されるので、接続パイプは第１開口の上流側および下流側で支持されたいわゆる両端支持された状態になる。これにより、接続パイプを長尺化したとしても、接続パイプの支持強度を向上することが可能である。これによって排気ガスセンサから接続パイプの出口までの距離を長くしやすく、接続パイプの出口から排気ガスセンサまで逆流する排気ガスを抑えることができる。

【0066】

本開示の第８の態様に係る排気装置は、第７の態様に係る排気装置において、前記支持部材は、前記外筒の内周面と前記接続パイプの外周面とを接続するとともに当該外筒と前記接続パイプとの間の空間部における排気ガスの流れを規制するバッフルプレートである。

【0067】

第８の態様によれば、接続パイプを支持する支持部材がバッフルプレートであるので、当該バッフルプレートによって外筒と接続パイプとの間の空間部における排気ガスの流れを規制して当該排気ガスの消音を行うことが可能である。

【0068】

本開示の第９の態様に係る排気装置は、第８の態様に係る排気装置において、前記接続パイプの下流側端部よりも下流側に配置された下流側パイプをさらに備え、前記下流側パイプは、閉じられた上流側端部と、複数の通気孔を有する周面とを有しており、前記第１開口は、前記接続パイプの下流側端部よりも上流側端部に近い位置に配置されている。

【0069】

第９の態様によれば、接続パイプの下流側に配置された下流側パイプが、閉じられた上流側端部と、複数の通気孔を有する周面とを有することにより、接続パイプを通過した排気ガスは、下流側パイプの閉じられた上流側端部に当たったのちに、バッフルプレートに規制されながら接続パイプと外筒との間の空間部へ向かう流れと、下流側パイプの周面の通気孔を通して下流側パイプの内部へ向かう流れとに分かれて、急拡大と急縮小をすることによって、効果的に消音される。

【0070】

また、排気ガスセンサは第１開口に挿入されることにより、接続パイプの下流側端部よりも上流側端部に近い位置に配置され、かつ、接続パイプの下流側の下流側パイプの上流側端部が閉じられている。したがって、接続パイプを通過した排気ガスの脈動が排気ガスセンサの測定に影響を与えるおそれが低減し、検知精度が向上する。

【0071】

本開示の第１０の態様に係る排気装置は、第１～第９の態様に係る排気装置において、前記外筒は、当該外筒の内部に、前記触媒ユニットを収容するとともに、排気ガスの運動エネルギーを小さくするための消音室を形成する。

【0072】

第１０の態様によれば、外筒内部に形成された消音室によって排気ガスの消音を行うとともに、触媒ユニットを外部から視認しにくくして触媒ユニットによる美観低下を防ぐことができる。

【0073】

本開示の第１１の態様に係る排気装置は、第１０の態様に係る排気装置において、前記消音室は、前記外筒と、前記接続パイプと、前記外筒の内周面と前記接続パイプの外周面とを接続するとともに当該外筒と前記接続パイプとの間の空間部における排気ガスの流れを規制するバッフルプレートと、によって形成され、前記触媒ユニットは、前記外筒に前記接続パイプおよび前記バッフルプレートとともに収容されている。

【0074】

第１１の態様によれば、触媒ユニットが外筒に消音室を形成する接続パイプおよびバッフルプレートとともに収容されることで、触媒ユニットを外部から視認しにくくして美観低下を防ぐとともに消音室を外筒内部の限られたスペースで形成することが可能になる。そのため、排気装置の小型化を達成できる。

【符号の説明】

【0075】

１ マフラー（排気装置）
３ 触媒ユニット
３ａ 触媒
３ｃ２ 縮径部分
４ 接続パイプ
４ａ 上流側端部
４ｂ 下流側端部
４ｃ 第１開口
４ｄ 入口
４ｅ 出口
５ 排気ガスセンサ
５ａ 検出部
６ 外筒
６ａ 入口
６ｂ 出口
６ｃ 凹部
６１ 外筒本体
６１ａ 第２開口
６２ 蓋部材
６２ａ ナット（支持部）
６２ｂ 周縁部
６２ｃ 中央部
１０ 消音室
１１ 第１バッフルプレート
１２ 第１下流側パイプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】