JP2001123818A - 排気管 - Google Patents

排気管

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JP2001123818A
JP2001123818A JP30832199A JP30832199A JP2001123818A JP 2001123818 A JP2001123818 A JP 2001123818A JP 30832199 A JP30832199 A JP 30832199A JP 30832199 A JP30832199 A JP 30832199A JP 2001123818 A JP2001123818 A JP 2001123818A
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JP
Japan
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curved surface
exhaust pipe
exhaust gas
curvature
flow
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Application number
JP30832199A
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English (en)
Inventor
Keiji Ito
啓二 伊藤
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00Rigid pipes
    • F16L9/006Rigid pipes specially profiled
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00Rigid pipes
    • F16L9/02Rigid pipes of metal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気ガス温度を効率よく低減させることがで
きる排気管を提供する。 【解決手段】 第1の曲率の第1曲面4と第2の曲率の
第2曲面5を連結することにより、排気ガスの流れに対
して直角方向に断面U字状または弧状に形成された冷却
構造2を有する排気管1であって、排気管の表面積を増
加させ、排気ガスの流れを制御することにより、排気ガ
ス温度を効率よく低減させることができる排気管1であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気
管、特に排気ガス温度の低減のための冷却構造を備えた
排気管に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の排気管に関する従来技術とし
て、実公昭34―15105号公報など多数の従来技術
がある。以下に、排気ガス温度低減のための冷却構造を
備えた従来からの一般的な排気管を説明する。
【0003】排気ガス温度低減のための冷却構造を備え
た従来の排気管として、排気管の外周に多数のフィンを
固定したものがある。排気ガスの熱エネルギを多数のフ
ィンにより空冷することにより、排気ガスを冷却するも
のである。その他の従来の冷却構造を備えた排気管とし
て、排気管の外周を拡張させた拡張管がある。拡張管に
より、排気ガスは断熱膨張し、冷却されるものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来技術
の冷却構造を備えた排気管によると、排気ガスの温度を
充分低減させることができないため、高温の排気ガスを
下流に設置されたNox吸蔵還元触媒に流すことにな
り、 Nox吸蔵還元触媒を活性化させるための温度ウ
インドウを外れてしまうことがあるという問題が発生す
る。
【0005】本発明は、上記の問題を解決するために、
排気管の表面積を増加させたり、排気ガスの流れを制御
することにより、排気ガス温度を効率よく低減させるこ
とができる冷却構造を備えた排気管を提供することを目
的にしたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、請求項1の発明は、内燃機関の排気管において、
第1の曲率の第1曲面と第2の曲率の第2曲面を連結す
ることにより排気ガスの流れに対して直角方向に断面U
字状または弧状に形成された排気管である。
【0007】前述の目的を達成するために、請求項2の
発明は、前記第1の曲率の方が前記第2の曲率より小さ
く形成された請求項1に記載の排気管である。
【0008】前述の目的を達成するために、請求項3の
発明は、前記第1曲面と前記第2曲面の間でかつ排気ガ
スの流れを阻止する方向に邪魔板が配置された請求項1
に記載の排気管である。
【0009】前述の目的を達成するために、請求項4の
発明は、排気ガスの流れに沿って前記第1の曲率または
前記第2の曲率を徐々に変化させることにより前記第1
曲面と前記第2曲面を排気ガスの流れに対して直角方向
の略中央で近接させるよう形成された請求項1に記載の
排気管である。
【0010】前述の目的を達成するために、請求項5の
発明は、前記第1曲面と前記第2曲面を排気ガスの流れ
に対して直角方向の略中央で当接させることにより通路
仕切りを形成された請求項1に記載の排気管である。
【0011】前述の目的を達成するために、請求項6の
発明は、内燃機関の排気管において、外周面にビードを
形成された排気管である。
【0012】
【発明の実施形態】本発明の第1実施形態を図に基づき
説明する。図1は、本発明の第1実施形態にかかる排気
管の正面図であり、図2は、図1のA−A断面図であ
る。図1に示すように、排気管1は、排気ガスの流れに
沿って、上流から下流に向かって、排気ガスを冷却する
ための冷却構造2と触媒コンバータを内蔵する触媒ケー
ス3を備えている。排気管1の冷却構造2は、図2に示
すように、第1の曲率の第1曲面4と第2の曲率の第2
曲面5をそれぞれ両端で連結することにより排気ガスの
流れに対して直角方向に断面U字状または弧状に形成さ
れる。第1の曲率と第2の曲率を同一に形成することも
できるし、異なるように形成することもできる。以下
に、このような排気管1の冷却構造2の作用と効果を説
明する。
【0013】このような排気管1の冷却構造2によれ
ば、排気ガスの通路面積を同一にした場合に比べ、放熱
面積を増大させることができ、排気ガス温度を効率よく
空冷することができる。高温の排気ガスを適度に冷却す
ることができるので、下流側に配置されているNox吸
蔵還元触媒の温度をNox吸蔵還元触媒が活性化する温
度ウインドウに入れることができる。
【0014】また、排気管1の冷却構造2の壁面である
第1曲面4および第2曲面5近傍の排気ガス温度が高い
ため、熱伝達を増大することができ、排気ガス温度の低
減代が大きくなる。
【0015】さらに、排気管1の冷却構造2が曲面構造
であるため、排気ガスの放射音を押さえることができ
る。
【0016】また、排気管1の冷却構造2はコンパクト
な構造であるため、車両搭載が容易であり、重量増加も
小さく押さえることができるとともに、通路面積を確保
しやすくなるため、圧力損失の増大を防ぐことができ
る。
【0017】第1の曲率と第2の曲率を異なるように形
成すれば、たとえば、第1の曲率を小さく、第2の曲率
を大きく形成すれば、排気ガスの流れを乱すことがで
き、層流の状態で流れてきた排気ガスの最も高温である
中心部の排気ガスを空冷効果の大きい壁面である第1曲
面4や第2曲面5に接触させることができるので、効果
的に排気ガス温度を低減させることができる。
【0018】次に、本発明の第2実施形態にかかる排気
管を説明する。図3は、本発明の第2実施形態にかかる
排気管1の冷却構造2の正面図であり、図4は、図3の
B−B断面図である。第2実施形態にかかる排気管1の
冷却構造2は、図1および図2で表される第1実施形態
にかかる排気管1の冷却構造2と同一の構造を有してお
り、同一の効果を奏する部分があるが、それらの点は説
明を省略し、相違する構成およびその効果を以下に説明
する。
【0019】図3および図4に示すように、第2実施形
態にかかる排気管1の冷却構造2は、第1曲面4と第2
曲面5により形成される排気ガスの流れに対して直角方
向の断面U字状または弧状の適宜個所に1個または複数
の邪魔板6が配置される。邪魔板6は、排気ガスの流れ
を部分的に阻止し、局所的に乱すものである。
【0020】邪魔板6により、層流の状態で流れてきた
排気ガスの最も高温である中心部の排気ガスを空冷効果
の大きい壁面である第1曲面4や第2曲面5に接触させ
ることができるので、効果的に排気ガス温度を低減させ
ることができる。
【0021】次に、本発明の第3実施形態にかかる排気
管1を説明する。図5は、本発明の第3実施形態にかか
る排気管1の冷却構造2の正面図であり、図6は、図5
のC−C断面図である。図7は、図5のD−D断面図で
ある。第3実施形態にかかる排気管1の冷却構造2は、
図1および図2で表される第1実施形態にかかる排気管
1の冷却構造2と同一の構造を有しており、同一の効果
を奏する部分があるが、それらの点は説明を省略し、相
違する構成およびその効果を以下に説明する。
【0022】図5、図6および図7に示すように、第3
実施形態にかかる排気管1の冷却構造2は、排気ガスの
流れの上流側と下流側を比較すると、第1曲面4の第1
の曲率は略同一に形成されているが、第2曲面5の第2
の曲率は、上流側に比べて、下流側の方が大きくなるよ
う形成されている。
【0023】このため、第1曲面4と第2曲面5内の排
気ガスの流れに対して直角方向の中央部7で、第1曲面
4と第2曲面5が近接させられているので、排気ガスの
流れを乱すことができ、層流の状態で流れてきた排気ガ
スの最も高温である中心部の排気ガスを空冷効果の大き
い壁面である第1曲面4や第2曲面5に接触させること
ができるので、効果的に排気ガス温度を低減させること
ができる。また、上記のように断面形状が変化するの
で、排気ガスの放射音の発生をおさえることができる。
【0024】図示はないが、変形例として、第1曲面4
の第1の曲率を排気ガスの流れの上流側に比べて、下流
側の方が小さくなるよう形成し、第2曲面5の第2の曲
率は略同一に形成しても、同様の効果を得ることができ
る。
【0025】以上の説明から、本発明の第3実施形態に
かかる排気管1は、排気ガスの流れに沿って第1の曲率
または第2の曲率を徐々に変化させることにより、第1
曲面4と第2曲面5を、排気ガスの流れに対して直角方
向の略中央、すなわち中央部7またはその近傍で間隔L
から間隔l(L>l)に減少させることにより、第1曲
面4と第2曲面5を近接させるよう形成されているの
で、排気ガス温度を一層低減させることができるととも
に、放射音の発生も押さえることができる。
【0026】次に、本発明の第4実施形態にかかる排気
管1を説明する。図8は、本発明の第4実施形態にかか
る排気管1の冷却構造2の正面図であり、図9は、図8
のE−E断面図であり、図10は、図8のF−F断面図
であり、図11は、図8のG−G断面図である。第4実
施形態にかかる排気管1の冷却構造2は、図1および図
2で表される第1実施形態にかかる排気管1の冷却構造
2と同一の構造を有しており、同一の効果を奏する部分
があるが、それらの点は説明を省略し、相違する構成お
よびその効果を以下に説明する。
【0027】図8、図9、図10および図11に示すよ
うに、第4実施形態にかかる排気管1の冷却構造2は、
排気ガスの流れの上流側と中流側と下流側を比較する
と、第1曲面4の第1の曲率は上流側、中流側、下流側
とも略同一に形成されているが、第2曲面5の第2の曲
率は、排気ガスの流れの上流側、下流側に比べて、中流
側の方が大きくなるよう形成されており、第1曲面4と
第2曲面5内の排気ガスの流れに対して直角方向の略中
央、すなわち中央部7またはその近傍で第1曲面4と第
2曲面5が当接させられ通路仕切り8が形成されてい
る。
【0028】通路仕切り8が形成されているので、層流
の状態で流れてきた排気ガスの最も高温である中心部の
排気ガスを図示上下方向に拡散させることができ、空冷
効果の大きい壁面である第1曲面4や第2曲面5に接触
させることができるので、効果的に排気ガス温度を低減
させることができる。
【0029】次に、本発明の第5実施形態にかかる排気
管1を説明する。図12は、本発明の第5実施形態にか
かる排気管1の冷却構造2の正面図である。第5実施形
態にかかる排気管1の冷却構造2は、外周面にビード9
を形成されている。
【0030】外周面にビード9を形成されているので、
ビード9により排気ガスの流れを乱すことができ、層流
の状態で流れてきた排気ガスの最も高温である中心部の
排気ガスを空冷効果の大きい壁面であるビード9に接触
させることができるので、効果的に排気ガス温度を低減
させることができる。
【0031】
【発明の効果】請求項1の発明は、内燃機関の排気管に
おいて、第1の曲率の第1曲面と第2の曲率の第2曲面
を連結することにより排気ガスの流れに対して直角方向
に断面U字状または弧状に形成された排気管であるの
で、排気ガス温度を効率よく低減させることができると
いう優れた効果を奏する。
【0032】請求項2の発明は、前記第1の曲率の方が
前記第2の曲率より小さく形成された請求項1に記載の
排気管であるので、排気ガス温度を効率よく低減させる
ことができるという優れた効果を奏する。
【0033】請求項3の発明は、前記第1曲面と前記第
2曲面の間でかつ排気ガスの流れを阻止する方向に邪魔
板が配置された請求項1に記載の排気管であるので、排
気ガス温度を効率よく低減させることができるという優
れた効果を奏する。
【0034】請求項4の発明は、排気ガスの流れに沿っ
て前記第1の曲率または前記第2の曲率を徐々に変化さ
せることにより前記第1曲面と前記第2曲面を排気ガス
の流れに対して直角方向の略中央で近接させるよう形成
された請求項1に記載の排気管であるので、排気ガス温
度を効率よく低減させることができるという優れた効果
を奏する。
【0035】請求項5の発明は、前記第1曲面と前記第
2曲面を排気ガスの流れに対して直角方向の略中央で当
接させることにより通路仕切りを形成された請求項1に
記載の排気管であるので、排気ガス温度を効率よく低減
させることができるという優れた効果を奏する。
【0036】請求項6の発明は、内燃機関の排気管にお
いて、外周面にビードを形成された排気管であるので、
排気ガス温度を効率よく低減させることができるという
優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態にかかる排気管の正面図
である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】本発明の第2実施形態にかかる排気管の冷却構
造の正面図である。
【図4】図3のB−B断面図である。
【図5】本発明の第3実施形態にかかる排気管の冷却構
造の正面図である。
【図6】図5のC−C断面図である。
【図7】図5のD−D断面図である。
【図8】本発明の第4実施形態にかかる排気管の冷却構
造の正面図である。
【図9】図8のE−E断面図である。
【図10】図8のF−F断面図である。
【図11】図8のG−G断面図である。
【図12】本発明の第5実施形態にかかる排気管の冷却
構造の正面図である。
【符号の説明】
1……排気管 2……冷却構造 3……触媒ケース 4……第1曲面 5……第2曲面 6……邪魔板 7……中央部 8……通路仕切り 9……ビード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F16L 9/02 F16L 9/02

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の排気管において、第1の曲率
    の第1曲面と第2の曲率の第2曲面を連結することによ
    り排気ガスの流れに対して直角方向に断面U字状または
    弧状に形成された排気管。
  2. 【請求項2】 前記第1の曲率の方が前記第2の曲率よ
    り小さく形成された請求項1に記載の排気管。
  3. 【請求項3】 前記第1曲面と前記第2曲面の間でかつ
    排気ガスの流れを阻止する方向に邪魔板が配置された請
    求項1に記載の排気管。
  4. 【請求項4】 排気ガスの流れに沿って前記第1の曲率
    または前記第2の曲率を徐々に変化させることにより前
    記第1曲面と前記第2曲面を排気ガスの流れに対して直
    角方向の略中央で近接させるよう形成された請求項1に
    記載の排気管。
  5. 【請求項5】 前記第1曲面と前記第2曲面を排気ガス
    の流れに対して直角方向の略中央で当接させることによ
    り通路仕切りを形成された請求項1に記載の排気管。
  6. 【請求項6】 内燃機関の排気管において、外周面にビ
    ードを形成された排気管。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1362964A3 (de) * 2002-05-16 2004-02-04 Gerold Bernhardt Betondecke, insbesondere temperierbare Betondecke
CN106180090A (zh) * 2016-07-20 2016-12-07 无锡派乐科技有限公司 一种电极除尘与吸尘结合式废气输送管
CN106195459A (zh) * 2016-07-20 2016-12-07 无锡派乐科技有限公司 一种管壁电容检测式废气净化输送管
CN106247026A (zh) * 2016-07-20 2016-12-21 无锡派乐科技有限公司 一种电容检测除尘式废气输送管

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EP1362964A3 (de) * 2002-05-16 2004-02-04 Gerold Bernhardt Betondecke, insbesondere temperierbare Betondecke
CN106180090A (zh) * 2016-07-20 2016-12-07 无锡派乐科技有限公司 一种电极除尘与吸尘结合式废气输送管
CN106195459A (zh) * 2016-07-20 2016-12-07 无锡派乐科技有限公司 一种管壁电容检测式废气净化输送管
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