JP2010014069A

JP2010014069A - 排気系の遮熱冷却装置

Info

Publication number: JP2010014069A
Application number: JP2008176211A
Authority: JP
Inventors: Shuji Nagata; 修二永田; Hideo Yamaji; 日出夫山路
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2028-07-04
Also published as: JP5202140B2

Abstract

【課題】排気ガス浄化装置の保温を図るとともに、排気集合管を効率的に冷却することができ、簡単な構成にて排気集合管の低廉化を図ることができる排気系の遮熱冷却装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の車両前方側に排気集合管１及び排気ガス浄化装置２を配設した排気系において、排気集合管１を覆う第１の遮熱板３と、排気ガス浄化装置２の少なくとも車両前方側を覆う第２の遮熱板５とを備え、第２の遮熱板５には、その外表面を流れる空気流を捕集する捕集部６と、捕集部６で捕集した空気流を排気集合管１と第１の遮熱板３の間の隙間に導く導風部７とを設けた。
【選択図】図３

Description

本発明は、排気系の遮熱冷却装置に関し、特に排気集合管を遮熱するとともに冷却しかつ排気浄化装置の不要な冷却を防止する排気系の遮熱冷却装置に関するものである。

従来、内燃機関の排気集合管の周辺に配設される機器や配線や配管などがその熱影響を受けて損傷するのを防止するため、排気集合管を覆うように遮熱板を配設し、遮熱板と排気集合管の間の隙間に走行風を導入して冷却するようにしたものは知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

また、排気ガスを浄化処理する触媒コンバータにおいて、走行風が当たる前面に遮熱板を配設するとともに、触媒コンバータの溶接の始終端に走行風が吹き付けられるように遮熱板に通風孔を形成して亀裂発生の低減を図ったものが知られている（例えば、特許文献３参照）。

また、触媒ケースの周囲を取り囲むようにリアインシュレータとフロントインシュレータを配設し、その間に走行風を導入して冷却するようにするとともに、空気導入口の開口を工夫することによってフロント側とリア側の温度差をなくして熱応力の発生を抑制し、耐久性の向上を図ったものも知られている（例えば、特許文献４参照）。

また、図５に示すように、排気集合管２１の高温部の上部を隙間をあけて覆うように第１の遮熱板２３を配設し、排気集合管２１の下部に接続された排気ガス浄化装置２２の一側方を覆うように第２の遮熱板２４を配設するとともに排気ガス浄化装置２２の他側に導風板２５を配設して、図５に白抜き矢印２６で示すように走行風を導風板２５で受けて第１の遮熱板２３と排気集合管２１の間の隙間に導き、排気集合管２１の高温部をより効果的に冷却するようにしたものが知られている。
特開平５−１６６７８号公報特開平８−９３４７０号公報特開２０００−１３０１５８号公報特開２００１−１５２８４３号公報

ところが、上記特許文献１、２に記載された構成では、排気集合管と遮熱板との間に走行風を導入するのに、大掛かりな構成を必要としたり、走行風を効率的に導入することができなかったりし、シンプルで安価な構成にて十分な冷却効果を発揮することができず、排気集合管を高温に耐え得る高価な部材にて構成する必要があり、排気集合管又は走行風導入構成のコスト低下を図ることができないという問題がある。

また、特許文献３、４には、排気ガス浄化装置の前面又は周囲を遮熱板で覆うことで、所定の浄化能力を発揮する温度まで昇温する前に走行風が当たって冷却しないように保温し、さらに溶接の始終端を走行風で冷却するようにしたり、全周の温度が均一になるように工夫した構成が記載されているが、遮熱板に当たった走行風を上記排気集合管の冷却に使用することで、上記問題の解消を図るという技術思想は全く示唆されていない。

また、図５に示した構成では、第２の遮熱板２４が排気ガス浄化装置２２の前面の一部しか覆っていないので、排気ガス浄化装置２２に走行風が当たって保温されず、特に始動後暫くの間浄化性能を十分に発揮されないという問題があるとともに、排気集合管２１に向けて走行風を導く導風板２５を別途に配設しているので、部品点数及び組付工数が増加し、コスト高になるという問題がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、排気ガス浄化装置の保温を図るとともに、排気集合管を効率的に冷却することができ、簡単な構成にて排気集合管の低廉化を図ることができる排気系の遮熱冷却装置を提供することを目的とする。

本発明の排気系の遮熱冷却装置は、内燃機関の車両前方側に排気集合管及び排気ガス浄化装置を配設した排気系において、排気集合管を覆う第１の遮熱板と、排気ガス浄化装置の少なくとも車両前方側を覆う第２の遮熱板とを備え、第２の遮熱板には、その外表面を流れる空気流を捕集する捕集部と、捕集部で捕集した空気流を排気集合管と第１の遮熱板の間の隙間に導く導風部とを設けたものである。

この構成によると、排気ガス浄化装置の少なくとも車両前方側を覆う第２の遮熱板に走行風が当たることで、走行風にて排気ガス浄化装置が冷却されるのを防止して保温することができ、所定の浄化能力を確実に発揮することができ、かつ第２の遮熱板に当たった走行風がその捕集部で捕集されて導風部にて、排気集合管と排気集合管を覆う第１の遮熱板の間の隙間に導かれることで、導入された走行風にて排気集合管が効果的に冷却される。かくして、排気ガス浄化装置を保温して浄化性能を確保することができ、かつ第２の遮熱板の形状を工夫するだけで別部材を必要としない簡単な構成によって排気集合管を効率的に冷却することができ、排気集合管を安価な部材にて構成することができるので、排気集合管の低廉化を図ることができる。

また、ラジエータファンを第２の遮熱板の前方に配設し、ラジエータファンによる送風の回転方向が捕集部から排気集合管と第１の遮熱板の間の隙間に向かう方向となるようにラジエータファンの回転方向を設定すると、ラジエータファンによる送風にて排気ガス浄化装置が冷却されるのを第２の遮熱板にて防止できるとともに、その送風を排気集合管と第１の遮熱板の間の隙間に導いて排気集合管を冷却することができ、例えば起動時や坂道走行時などに、走行風が少ないにも関わらず排気ガスにて排気集合管が高温になり易い場合でもラジエータファンによる送風にて排気集合管を確実に冷却することができる。

本発明の排気系の遮熱冷却装置によれば、走行風を第２の遮熱板で受けることで排気ガス浄化装置の保温を図ることができるとともに、第２の遮熱板の捕集部で捕集した走行風を導風部にて排気集合管とそれを覆う第１の遮熱板の間の隙間に導入することで、走行風によって排気集合管を効率的に冷却することができ、簡単な構成にて排気集合管の低廉化を図ることができる。

以下、本発明の排気系の遮熱冷却装置の一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。

図１〜図４において、１は排気集合管で、その一端に設けられた接合フランジ１ａが内燃機関のシリンダヘッドＨ（図２参照）に接合され、各排気口（図示せず）から排出された排ガスを集合して他端の接続口１ｂから排出するように構成されている。内燃機関Ｅ（図２参照）は、その気筒配列方向が自動車の車幅方向に沿いかつ各排気口が車両前方向（Ｆ方向）に位置するように配設されている。排気集合管１の他端の接続口１ｂは下向きに開口し、この接続口１ｂに排気ガス浄化装置２が接続されている。排気ガス浄化装置２は、筒状のケースの内部に排気ガスを浄化する触媒が充填して構成されており、その触媒としては、例えば３００℃程度の所定の高温下で十分な浄化性能を発揮する触媒が適用されている。排気ガス浄化装置２の下端の出口フランジ２ａには、車両後方向（Ｒ方向）に延設され、途中に消音器を有する排気管（図示せず）が接続される。

排気集合管１の上面と、シリンダヘッドＨ側の側面を除く三方の周側面を適当な隙間をあけて覆うように第１の遮熱板３が配設されている。第１の遮熱板３は下面が開放され、かつ上面の適所に流出口４が形成されている。また、排気ガス浄化装置２の車両前方側を適当な隙間をあけて覆うように第２の遮熱板５が配設されている。

第２の遮熱板５には、その外表面を流れる空気流を捕集する捕集部６と、捕集部６で捕集した空気流を排気集合管１と第１の遮熱板３の間の隙間に導く導風部７とが形成されている。具体的には、第２の遮熱板５は排気ガス浄化装置２の前面側を平面視で円弧状に覆うように形成されるとともに、その一側部に前向きに凹んだ捕集部６が一側方に突出させて形成されており、この捕集部６から上方に向けて上端が開放された浅溝状の導風部７が形成され、自動車の走行に伴って前方から流入した走行風８が、第２の遮熱板５で受けられて捕集部６で捕集され、導風部７を通って上方に流出し、排気集合管１と第１の遮熱板３の間の隙間に導かれるように構成されている。

なお、９は排気ガス浄化装置２の入口部から排気ガスの一部を吸気側に供給するＥＧＲ配管であり、１０は排気ガス浄化装置２を内燃機関ＥのシリンダブロックＢに取り付ける取付ブラケットである。また、第１の遮熱板３は排気集合管１に適宜に突設された取付部（図示せず）に取付ボルト３ａにて取り付けられ、第２の遮熱板５は排気ガス浄化装置２に適宜に突設された取付部（図示せず）に取付ボルト５ａにて取り付けられている。

車両の前端部にはラジエータ（図示せず）が配設され、その後部の第２の遮熱板５の前方に、図１と図３に仮想線で示すように、ラジエータファン１１が配設されている。このラジエータファン１１の回転方向は、ラジエータファン１１による送風の回転方向が捕集部６から導風部７を通って排気集合管１と第１の遮熱板３の間の隙間に向かう方向（図３中に示す矢印Ａの方向）となるように設定されている。

ラジエータファン１１は、ラジエータの出口水温が所定温度以上になると駆動されるとともに、所定温度以下の場合でもアクセルの踏み込み量が大きくかつ負荷が大きい場合など、排気ガスの温度及び流量が大で、排気集合管１の温度が高くなる場合にも駆動され、走行風８だけでなく、ラジエータファン１１による送風も、排気集合管１と第１の遮熱板３の間の隙間に供給されるように構成されている。

以上の構成によれば、車両の走行時にエンジンルームに流入した走行風８は、排気ガス浄化装置２の車両前方側を覆う第２の遮熱板５に当たることで、走行風８が排気ガス浄化装置２に当たって排気ガス浄化装置２が冷却されるのを防止することができ、排気ガス浄化装置２を保温できて所定の浄化性能を確実に発揮することができる。しかも、第２の遮熱板５に当たった走行風は捕集部６で捕集され、その走行風８が導風部７にて排気集合管１と第１の遮熱板３の間の隙間に確実にかつ効率的に導かれることで、導入された走行風８にて排気集合管１が効果的に冷却される。

かくして、排気ガス浄化装置２が保温されて排ガス浄化能力が起動直後にも確保できるとともに、走行風８にて排気集合管１を効率的に冷却することができ、排気集合管１の高温部を構成する部材の材質を低廉な材質にて構成できてコスト低下を図ることができる。また、排気ガス浄化装置２の保温を図る第２の遮熱板５によって、別の導風板を設けることなく、排気集合管１と第１の遮熱板３の間の隙間に走行風８を導くように構成したので、部品点数及び組付工数を低減できてさらにコスト低下を図ることができる。

また、第２の遮熱板５の前方に配設したラジエータファン１１による送風の回転方向が捕集部６から導風部７を通して排気集合管１と第１の遮熱板３の間の隙間に向かう方向となるように、ラジエータファン１１の回転方向を設定しているので、走行風８が少ないときにも、ラジエータファン１１による送風にて排気ガス浄化装置２が冷却されるのを第２の遮熱板５にて防止できるとともに、その送風を排気集合管１と第１の遮熱板３の間の隙間に確実にかつ効率的に導いて排気集合管１を冷却することができ、例えば起動時や坂道走行時などに、走行風が少ないにも関わらず排気ガスにて排気集合管１が高温になり易い場合でもラジエータファン１１による送風にて排気集合管１を確実に冷却することができる。

なお、以上の実施形態においては、第２の遮熱板５が排気ガス浄化装置２の前面側のみを覆うように構成した例を示したが、本発明はこれに限定されるものでなく、排気ガス浄化装置２のほぼ全周を取り囲むように構成しても良く、その場合にも前部の一側に捕集部６と導風部７を設けることで、同様の作用効果を奏することができる。

本発明の排気系の遮熱冷却装置は、走行風を第２の遮熱板で受けることで排気ガス浄化装置の保温を図ることができるとともに、第２の遮熱板の捕集部で捕集した走行風を導風部にて排気集合管とそれを覆う第１の遮熱板の間の隙間に導入することで、走行風によって排気集合管を効率的に冷却することができ、簡単な構成にて排気集合管の低廉化を図ることができ、自動車の排気系に好適に利用できる。

本発明に係る排気系の遮熱冷却装置の一実施形態の縦断側面図。同実施形態の側面図。同実施形態の正面図。同実施形態の斜視図。従来例の排気系の遮熱冷却装置の正面図。

符号の説明

１排気集合管
２排気ガス浄化装置
３第１の遮熱板
５第２の遮熱板
６捕集部
７導風部
８送風風
１１ラジエータファン

Claims

内燃機関の車両前方側に排気集合管及び排気ガス浄化装置を配設した排気系において、排気集合管を覆う第１の遮熱板と、排気ガス浄化装置の少なくとも車両前方側を覆う第２の遮熱板とを備え、第２の遮熱板には、その外表面を流れる空気流を捕集する捕集部と、捕集部で捕集した空気流を排気集合管と第１の遮熱板の間の隙間に導く導風部とを設けたことを特徴とする排気系の遮熱冷却装置。
ラジエータファンを第２の遮熱板の前方に配設し、ラジエータファンによる送風の回転方向が捕集部から排気集合管と第１の遮熱板の間の隙間に向かう方向となるようにラジエータファンの回転方向を設定したことを特徴とする請求項１記載の排気系の遮熱冷却装置。