JP2008128102A - エンジンの排気管装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 排気管から排出される排気ガスの温度を速やかに下げることができるようなエンジンの排気管装置を提供する。
【解決手段】 この排気管装置２０は、エンジンの排気系に設けられる排気管１４と、排気管１４に沿って配設された導管２２と、導管２２を排気管１４に固定するためのブラケット２５などを備えている。導管２２の一端２２ａは排気管１４の外周部１４ｂにおいて外気側に開口している。導管２２の中間部分２２ｃは、排気管１４の軸線Ｘに沿って排気管１４の内部に配置されている。導管２２の他端２２ｂは、排出口１５の近傍において排出口１５の中央部に臨んで開口している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車等の車両に装備されるエンジンの排気管装置に関する。

エンジンが回転する際に発生する排気ガスは、車体後部に配置された排気管の排出口から空気中に排出される。空気中に排出された排気ガスの外周部は、周囲の空気に触れたり空気と混じるなどして容易に冷却されるが、排気ガスの中央部は外気との混合が行なわれにくいために短時間に冷却されることがない。このため排気管から排出された直後の排気ガスの温度は比較的高い。

特にＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）や酸化触媒等の排気ガス浄化装置を備えた車両では、ＤＰＦの再生処理が行なわれる際にスートが燃焼するため、停車中の排気管から排出される排気ガスがかなりの高温になることがある。このため車両の乗員等が排気管の近くにいて排気ガスに触れると不快な思いをすることがある。

このため排気管から排出される排気ガスの温度を下げることが望まれる。例えば下記特許文献１に記載されているエンジン排気構造では、マフラー本体から下方に延出した排気管の後端を後ろ向きに屈曲し、この排気管の排出口に該排出口よりも大径の導管を排気管の排出口に連続して配置し、この排気管と導管との間の隙間から外気を取入れることによって排気ガスを希釈し、排気ガスの温度を低下させるようにしている。
実用新案登録第２５１７３６７号公報

前記特許文献１に記載されているエンジン排気構造は、排気管から排出される排気ガスの外周部に外気を取入れることによって排気ガスを希釈するため、排気ガスの外周部の温度を下げることが可能である。しかし排気ガスの中央部は外気との混合が行なわれにくいために、排気管から排出された直後の排気ガスを効率良く冷却することができないという問題がある。

従って本発明の目的は、排気管から排出される排気ガスの温度を速やかに下げることができるようなエンジンの排気管装置を提供することにある。

本発明に係る排気管装置は、エンジンの排気系に設けられ、端部に排出口を有する排気管と、前記排気管の内部に配設され、一端が前記排気管の外周部において外気側に開口するとともに他端が前記排出口の近傍に位置しかつ該排出口の中央部に臨んで開口する導管とを具備している。

本発明の実施の形態では、前記導管の前記一端と前記他端との間に、前記排気管の軸線方向に沿って該排気管の内部に配置された中間部分を有している。
また、前記導管を前記排気管に支持するためのブラケットを有し、該ブラケットは、前記導管に沿うとともに排気ガスの流れに平行な平板状の腕部を有し、該腕部の一端が前記導管に固定され、該腕部の他端が前記排気管の内面に固定されていてもよい。

あるいは、前記導管を前記排気管に支持するためのブラケットを有し、該ブラケットは前記排出口の近傍において前記導管の径方向に放射状に延びかつ排気ガスの流れに平行な平板からなる腕部を有し、それぞれの腕部の一端が前記導管に固定され、それぞれの腕部の他端が前記排気管の内面に固定されていてもよい。
さらに好ましい形態では、前記排気管の前記端部に、前記排出口に向けて幅が拡大しかつ高さが減少する偏平部が形成されている。

本発明によれば、導管の一端が外気側に開口し、導管の他端が排気管の排出口近傍において排気口の中央付近を臨んで開口するので、排気ガスの流れによって生じる負圧により導管の一端側から外気が導管内に吸入され、この外気が導管の他端側から排気ガスの内部領域に混入される。このため周囲の外気と混ざりにくい比較的高温の排気ガスの中央部を外気によって積極的に冷却することができ、排気ガスの温度を効果的に下げることができる。

前記導管の一端と他端との間の中間部分が、排気管に沿って排気管の内部に配置されている場合には、排気管の内部において排気ガスの流れの乱れを少なくすることができる。このため、排気管の排出口から排出される排気ガスの乱れが少ないので、排気ガスの中央部を効率的に冷却することができるとともに、排気ガスの外周部分は外気と混合しやすいので、排気ガス全体の排気温度を効果的に下げることができる。

以下に本発明の第１の実施形態に係るエンジンの排気管装置について、図１〜図５を参照して説明する。
図１は車両１０の一例を示している。この車両１０は、車体１１と、車体１１の前部に搭載されたエンジン１２の一例であるディーゼルエンジンと、該エンジン１２から排出される排気ガスを浄化するための排気ガス浄化装置１３と、浄化されたガスを大気中に排出するための排気管１４などを備えている。

車体１１の後部に排気管１４の排出口１５が配置されている。この排出口１５は、車体１１の後方に向けて開口している。エンジン１２に付属する排気マニホールド１６と、前記排気ガス浄化装置１３と、排気管１４等によって、エンジン１２の排気系１７として機能する排気経路が構成されている。

排気ガス浄化装置１３の一例は酸化触媒を備えたＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）である。ＤＰＦはエンジン１２と排気管１４との間に配置されている。ＤＰＦはフィルタ再生時に酸化触媒と協働してスートを燃焼させるため、ＤＰＦを通過する排気ガスの温度は、一般的なマフラーを通過する排気ガスよりも高くなることがある。このため本実施形態では、排気管１４の端部１４ａに、排気ガスを冷却するための排気管装置２０が設けられている。

図２に示されるように、排気管装置２０は導管２２を備えている。導管２２は、排気管１４の軸線Ｘに沿って配置されている。導管２２の外径は排気管１４の内径よりも十分小さい。導管２２は、排気管１４を流れる排気ガスの流れ方向に関して上流側に位置する一端２２ａと、下流側に位置する他端２２ｂと、これら両端２２ａ，２２ｂとの間の中間部分２２ｃとを有している。

導管２２の一端２２ａは、排気管１４の外周部１４ｂから外部に突出し、大気側に開口することにより、導管２２の内部に外気を吸い込むことができるようになっている。導管２２の中間部分２２ｃは、排気管１４の内部において排気管１４の軸線Ｘと略平行に配置されている。

図３と図４に示されるように、導管２２の他端２２ｂは、排出口１５の略中央部において排出口１５と同じ方向（車体後方）に向けて開口し、導管２２の内部を流れる外気を、導管２２の他端２２ｂから排気ガスの中央部（内部領域）に混入させることができるようになっている。

図４に示されるように、排気管１４の端部１４ａに偏平部２４が形成されている。この偏平部２４は、左右方向（車体の幅方向）の寸法Ｄ１が上下方向の寸法Ｄ２よりも大きい形状（例えば横長の楕円形あるいは長円形）である。導管２２の他端２２ｂは、図４に示すように排出口１５側から見て、偏平部２４の長軸Ａと短軸Ｂとの交点付近、すなわち排出口１５の中央部付近に開口している。

導管２２を排気管１４に支持させるために、排気管１４の内部にブラケット２５が設けられている。ブラケット２５は導管２２に沿って排気管１４の内部に配設され、排気ガスの流れに平行な平板状の腕部２５´を有し、この腕部２５´の一端２５ａが導管２２に溶接等によって固定されている。ブラケット２５の腕部２５´の他端２５ｂは、溶接等によって排気管１４の内面に固定されている。図３中の符号Ｗは溶接部の一例を示している。このような偏平部２４を有する排気管１４と、導管２２と、ブラケット２５等によって、排気管装置２０が構成されている。このようにブラケット２５は、排気管１４の内部を流れる排気ガスの流れの乱れを少なくするために、排気ガスの流れに対し、ブラケット２５の腕部２５´の面が平行となるように平板状に形成されている。

次に、前記構成の排気管装置２０の作用について説明する。
エンジン１２が回転することに伴って発生する排気ガスは、排気ガス浄化装置１３を通ることにより浄化され、排気管１４を経て排出口１５から大気中に排出される。排気ガスが排出口１５から大気中に排出される際に、排気ガスが導管２２の他端２２ｂの周囲を流れながら外部に排出されるため、導管２２の他端２２ｂ付近に負圧が生じる。この負圧により、導管２２の一端２２ａから外気が導管２２の内部に吸入されるとともに、導管２２に吸入された外気が導管２２の他端２２ｂから排気ガスの中央部（内部領域）に導入される。

導管２２の内部を通る外気の温度は、排気ガスの温度よりも低い。このため、図５に模式的に示すように、低温の外気Ｓ１が排気ガスの中央部（内部領域）の高温部分Ｓ２の中心部に導入されることにより、排気ガスの中央部が冷却される。排気ガスの外周部Ｓ３は周囲の外気によって希釈されつつ短時間に冷却される。

また排気管１４の内部を流れる排気ガスは導管２２とブラケット２５に沿って排出口１５に向かうため、比較的低温に保たれている導管２２に排気ガスの中央部分が触れることにより、排気管１４内の排気ガスは排出口１５に向かう途中でもある程度冷却される。

これらの冷却効果により、排気管１４の排出口１５から空気中に排出された排気ガスが短時間に冷却される。しかも本実施形態のように導管２２の中間部分２２ｃとブラケット２５が、排気ガスの乱れを少なくするために、排気管１４に沿って配設されている。このため、排出口１５から排出される排気ガスの中央部と、導管２２の他端２２ｂから排気ガス中に導入される外気とを混合させやすくなる。

さらに本実施形態の排気管装置２０は、排気管１４の端部１４ａに前記偏平部２４が形成され、偏平部２４の略中央部に導管２２の他端２２ｂが開口しているため、単なる円筒形の排気管と比較して、排出口１５から排出される排気ガスが外気と混ざりやすくなり、排気ガスの温度を速やかに低下させることができる。すなわち偏平部２４と導管２２との組合わせによる相乗効果によって、排気ガスの温度をさらに効果的に下げることが可能となった。

図６は本発明の第２の実施形態に係る排気管装置２０を示している。この排気管装置２０も、排気管１４の内部に導管２２を支持するためのブラケット３０が配置されている。このブラケット３０は、排気管１４の排出口１５の近傍において導管２２の径方向に放射状に延び、かつ、排気ガスの流れに対して平行な平板からなる複数の腕部３０ａを有している。各々の腕部３０ａの一端３０ｂが導管２２に固定され、各々の腕部３０ａの他端３０ｃが排気管１４の内面に固定されている。それ以外の構成と作用については第１の実施形態と同様であるため、両者に共通の符号を付して説明は省略する。

本実施形態の場合、前記第１の実施形態と比較して、排気管１４の内部に配置された導管２２とブラケット３０とによって、排気管１４内を流れる排気ガスをある程度乱すことになるが、作業車等のラフロードを走行する車両の導管２２の変形等を防止でき、あるいは排気ガスの熱による導管２２の変形等を効果的に防止できるとともに、排出口１５から排出される排気ガスと、導管２２の他端２２ｂから排気ガス中に導入される外気とを混合させやすくなる。

なお本発明を実施するに当たって、排気管、排出口、導管をはじめとして、本発明の構成要素を適宜に変形して実施できることは言うまでもない。また本発明の排気管装置は、ＤＰＦ以外の排気ガス浄化装置あるいはマフラーを備えたエンジンにも適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係る排気管装置を備えた車両の斜視図。 図１に示された排気管装置の側面図。 図１に示された排気管装置の平面図。 図１に示された排気管装置を図２中の矢印Ｆ４方向から見た正面図。 図１に示された排気管装置から排出される排気ガスの温度分布を模式的に示す図。 本発明の第２の実施形態に係る排気管装置を示す正面図。

符号の説明

１２…エンジン
１３…排気ガス浄化装置
１４…排気管
１４ａ…端部
１５…排出口
２０…排気管装置
２２…導管
２２ａ…一端
２２ｂ…他端
２２ｃ…中間部分
２４…偏平部
２５，３０…ブラケット

Claims (5)

1. エンジンの排気系に設けられ、端部に排出口を有する排気管と、
   前記排気管の内部に配設され、一端が前記排気管の外周部において外気側に開口するとともに他端が前記排出口の近傍に位置しかつ該排出口の中央部に臨んで開口する導管と、
   を具備したことを特徴とするエンジンの排気管装置。
2. 前記導管の前記一端と前記他端との間に、前記排気管の軸線方向に沿って該排気管の内部に配置された中間部分を有していることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気管装置。
3. 前記導管を前記排気管に支持するためのブラケットを有し、該ブラケットは、前記導管に沿うとともに排気ガスの流れに平行な平板状の腕部を有し、該腕部の一端が前記導管に固定され、該腕部の他端が前記排気管の内面に固定されたことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの排気管装置。
4. 前記導管を前記排気管に支持するためのブラケットを有し、該ブラケットは前記排出口の近傍において前記導管の径方向に放射状に延びかつ排気ガスの流れに平行な平板からなる腕部を有し、それぞれの腕部の一端が前記導管に固定され、それぞれの腕部の他端が前記排気管の内面に固定されたことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの排気管装置。
5. 前記排気管の前記端部に、前記排出口に向けて幅が拡大しかつ高さが減少する偏平部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排気管装置。

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