JP2004286004A

JP2004286004A - 排気管

Info

Publication number: JP2004286004A
Application number: JP2003122888A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Kitagawa; 和寿北川; Hiroyuki Hara; 浩之原; Masanori Senda; 正典仙田; Norikazu Shimazaki; 則和島崎
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】エンジン始動時には、排気管を流れる排気ガスの温度上昇を早くするとともに、排気ガスの温度が安定した状態では、その温度を低めにすることができる簡単な構造の排気管を提供することを目的とする。
【解決手段】中空の排気管路の外周面に放熱部材を備えた排気管であって、放熱部材が円弧状の覆いと、覆いの一端部と排気管路の外周面とを連接する感温部材とから形成され、排気管路の温度により感温部材が変形することにより覆いを排気管路の外周面より離接できるようにする。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気管に関する。特に、排気管の外周面に設けた覆いが排気管の温度により排気管の外周面から離接できるようにして排気管自体の温度を調節する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、下記に記載する特許文献１に示すように、触媒４の上流側のエキゾーストマニホールド３の外周には冷却用フィン５の外周がカバー６で覆われ、カバー６は、エンジン２から触媒４に至るエキゾーストマニホールド３の外周を包囲している。このカバー６の冷却フィン５の部位には開閉可能な覆い７が設けられ、アクチュエータ１２の作動により、アーム９で構成されるリンク機構により覆い７が開閉される技術が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２４７６５２号（第２頁、図１−４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１の装置では、冷却用フィン５の外周がカバー６で覆われ、このカバー６には開閉可能な覆い７が設けられ、アクチュエータ１２の作動により、覆い７が開閉されるようになっているので、カバー６およびアクチュエータ１２が必要になるなど構造が複雑になるという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、エンジン始動時には、排気管を流れる排気ガスの温度上昇を早めるとともに、排気ガスの温度が安定した状態では、その温度を低めにすることができる簡単な構造の排気管を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、中空の排気管路の外周面に放熱部材を備えた排気管であって、前記放熱部材が凹状断面の覆いと、前記覆いの一端部と前記排気管路の外周面とを接合する感温部材とからなり、前記排気管路の温度により当該感温部材が変形することにより前記覆いを前記排気管路の外周面より離接できるようにしたことを主旨とする。なお、ここで排気管路とは、中空のものに限定されず、内部に部材が装着されたものも含む（例えば、触媒コンバータの外筒）。また、感温部材とは、バイメタルなど温度により変形するものをいう。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、排気管路の温度が低いときは、感温部材が熱により変形せず、覆いが排気管路の外周に接して凹状断面の覆いの内側に空気溜りを形成する。排気管路の温度が高いときは、感温部材が排気管路から離れる方向に変形し、覆いが排気管路の外周面から離れて空気溜りをなくす。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、覆いの表面に輻射率を高くする皮膜が施されていることを主旨とする。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の作用に加えて、排気管路から伝わった熱は感温部材を経由して覆いの表面から輻射による外部への放熱量がより多くなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明を具体化した第１の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、内燃機関（エンジンという）１の排気側には排気管２が接続され、その後流には触媒コンバータ３が接続される。図２ないし図４に示すように、中空の排気管路４の外周面５には放熱部材６が円周上および軸方向の複数箇所に設けられる。
放熱部材６は、図４に示すように、排気管路４の外周面５にバイメタル７の一端８が固定され、他端９が円弧状の覆い１０の一端に接合される。覆い１０は排気管路４側が凹面となるようにバイメタル７に接合される。放熱部材６は排気管路４の外周面に密に配設される。覆い１０と排気管路４の外周面には空気層１１が形成される。なお、エンジン１から排出された排気ガスは、排気管路４の中空部１２を経由して触媒コンバータ３へ流れる。
【００１０】
エンジン始動後では、排気ガスの温度が低く、したがって排気管路４に伝わる熱量も少なく外周面５の表面温度も低い。したがって、図４の太い実線で示すようにバイメタル７が変形せず、覆い１０は排気管路４の外周面５を覆っている。その結果、覆い１０の内側には空気層１１が形成され、排気管路４の表面からの放熱が防止される。
【００１１】
つぎに、エンジン１が暖機され、排気ガスの温度が上昇すると、排気管路４に伝わる熱量も増大し、排気管路４の表面温度も上昇する。所定温度（約６００℃）以上になると、バイメタル７自体の温度が上昇して排気管路４から離れるように反り、変形する。その結果、覆い１０は、図４に示す太い二点鎖線のように反り、空気層１１が大気にさらされて大気に逃げるともに、排気管路４からの伝熱はバイメタル７および覆い１０の表面から放熱する。
【００１２】
以上、説明した第１の実施形態の排気管によれば、エンジン始動後では、排気ガスの温度は低く、バイメタル７が反らないため、覆い１０の内側には空気層１１が形成され、排気管路４の外表面５からの放熱が防止されるとともに、エンジン暖機後はバイメタル７が反り、空気層１１が大気にさらされて大気に逃げることにより、排気管路４の表面温度が低下し、排気ガスの温度も低下するので、触媒への熱負荷が小さくなり、触媒への熱劣化が小さくなる。
【００１３】
第２の実施形態について、図５を用いて説明する。覆い１０の両表面には、高輻射皮膜層１３が形成される。高輻射皮膜層１３の厚さは、１０〜１００μｍ程度であり、ガラス組織と、そのガラス組織中にほぼ均一に分散した顔料粒子とから構成される。ガラス組織は、反応硬化ガラスであり、全体がボロシリケートガラスから成り、後述する高純度シリカガラスに由来してガラス組織の核を成す純度９６ｗｔ％程度の高純度シリカ含有ボロシリケートガラスから成る多孔質部と、その高純度シリカガラスと酸化硼素とから生成されてシリカ含有率が８２ｗｔ％程度の緻密質部とから構成される。
【００１４】
顔料粒子は、平均粒径が２μｍ程度の四硼化珪素（ＳｉＢ４）であり、高輻射皮膜層１３全体に対して２．５ｗｔ％程度の割合で含まれる。この顔料粒子の周囲、すなわちガラス組織との界面には、０．１〜数μｍ程度の厚さのシリカガラス層が備えられる。このシリカガラス層は、純度９９ｗｔ％程度の高純度シリカガラスから成るものである。シリカガラス層は、ガラス組織のうち顔料粒子との界面近傍に位置する緻密質部よりも高いシリカ含有率となっている。そのため、顔料粒子とガラス組織との界面反応が抑制されて、例えば１４００℃程度の高温下においても、高輻射皮膜層１３は０．８以上の高い輻射率を有している。また、高輻射皮膜層１３の表面には、凹凸（エンボス）が形成されている。エンボスが形成されていると、表面積が大きく、かつ輻射率が高い高輻射皮膜層１３が得られる。
【００１５】
覆い１０の表面の輻射率が高いと、覆い１０の表面から空気中に輻射によって伝わる熱量が多くなる。このため、排気ガスから排気管路４の管壁を通過し覆い１０から外部に放熱される熱量が多くなる。従って、エンジン始動後には排気管路４の温度が上昇し、その後に安定する排気管路４の温度を低めにすることができる。排気管路４の温度を低めにすることができると、排気管路４が高温環境にさらされて腐食が促進することが防止される効果がある。
【００１６】
また、覆い１０の表面から輻射によって多くの熱量が外部に伝わると、排気管路４の温度が安定した状態で、その出口から流出する排気ガス温度を低めにすることができる。排気管路４の出口から流出する排気ガス温度を低めにすることができるので、触媒コンバータを通過する排気ガスの温度が低めになり、触媒が高温で劣化（高温劣化）されることが防止される。
【００１７】
以上、説明した第２の実施形態の排気管によれば、排気管路４の表面温度は低下し、排気ガスの温度も低下するので、触媒への熱負荷が小さくなり、触媒の熱劣化が小さくなる。
【００１８】
第３の実施形態について、図６を用いて説明する。排気管路４ａは断面が矩形で、その外周面５ａごとに放熱部材６ａが配設される。さらに、排気管路４ａの軸方向にも並んで配設される。
【００１９】
第４の実施形態について、図７を用いて説明する。排気管路４ａは断面が矩形で、その外周面５ａごとに放熱部材６ｂが２個並んで配設される。さらに排気管路４ａの軸方向にも並んで配設される。
【００２０】
第５の実施形態について、図８，９を用いて説明する。図８に示す排気管路４の外周面５に放熱部材６ａが円周上を覆うように配設される。図９に示すように放熱部材６ａの排気管路４の外周面５上を覆うように配設される。バイメタル７の一端が外周面５上に固定され、他端が覆い１０に固定されており、バイメタル７により半径方向の外側に向けて覆い１０が開く。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、排気管路の温度が低いときは、感温部材が熱により反らず、覆いが排気管路の外周面に接して円弧状の覆いの内側に空気層を形成して排気管路からの放熱を防止する。排気管路の温度が高いときは、感温部材が排気管路から離れる方向に反り、覆いが排気管路の外周面から離れて空気層をなくすので、簡単な構造で、排気管路からの放熱を促進して排気温度を適正に保ち、触媒の熱劣化を防止する。
【００２２】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、排気管路から伝わる熱は感温部材を経由して覆いの表面から輻射による外部への放熱量がより多くなり、簡単な構造で、排気管路からの放熱を促進して速やかに排気温度を適正に保ち、触媒の熱劣化を防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るエンジンと排気系統の模式図である。
【図２】第１の実施形態に係る排気管の外観図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ断面図である。
【図４】図３のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図５】第２の実施形態に係る放熱部材の断面図である。
【図６】第３の実施形態に係る放熱部材の取付図である。
【図７】第４の実施形態に係る放熱部材の取付図である。
【図８】第５の実施形態に係る排気管の外観図である。
【図９】図８のＩＩＩ−ＩＩＩである。
【符号の説明】
２排気管
４排気管路
６放熱部材
７バイメタル（感温部材）
１０覆い

Claims

中空の排気管路の外周面に放熱部材を備えた排気管であって、前記放熱部材が、凹状断面の覆いと、前記覆いの一端部と前記排気管路の外周面とを接合する感温部材とからなり、前記排気管路の温度により当該感温部材が変形することにより前記覆いを前記排気管路の外周面より離接できるようにしたことを特徴とする排気管。
前記覆いの表面に輻射率を高くする皮膜が施されていることを特徴とする請求項１に記載の排気管。