JP2010190051A - エキゾーストマニホールド - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの気筒配列方向に沿って冷却水通路が設けられたエキゾーストマニホールドにおける受熱後の冷却液を冷却して、ラジエーター等の冷却装置への負荷を軽減可能なエキゾーストマニホールドを提供する。
【解決手段】車両に搭載されるエンジンＥの気筒配列方向に沿って冷却水通路４が設けられたエキゾーストマニホールドにおいて、前記冷却水通路４の下流部には、当該冷却水通路４内に流通される冷却液を冷却可能な空気導入手段５が設けられたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載されるエンジンの気筒配列方向に沿って冷却水通路が設けられたエキゾーストマニホールドに関する。

エンジンに連結されたエキゾーストマニホールド内には、常に高温の排気ガスが排出されるために、当該エキゾーストマニホールドも高温となり、特にディーゼルエンジン等では、後燃え現象のために前記傾向が強い。

一般には、前記エンジンから排出されたエキゾーストマニホールド内の排気ガス温度は、約８００〜８５０℃前後にまで上昇されるため、この排気ガスが流通される前記エキゾーストマニホールドの外壁温度は、約６５０℃〜７００℃の高温にまで上昇される。

このような排気ガス温度の上昇によって、前記エキゾーストマニホールドの各部材は、その温度変化によって膨張、伸縮が繰り返されるため、前記各部材は、熱応力による亀裂や触媒の劣化、破損等が発生し易くなる。

そのため、最近では、前記エキゾーストマニホールドの内部又は外部に、前記エンジンの気筒配列方向に沿って冷却水通路を形成し、この冷却水通路内に、水等の冷却液を流通させて前記エキゾーストマニホールド内の排気ガス温度の上昇を抑制可能なエキゾーストマニホールドが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

具体的には、これらのエキゾーストマニホールドは、例えば、前記冷却水通路の両端に、前記冷却液を導入するための導入管及び排出管が連結されており、前記導入管側から前記冷却液がウォーターポンプ等によって当該冷却水通路内に供給（圧送）される。

この供給された前記冷却液は、前記冷却水通路内を流通して、高温化された前記エキゾーストマニホールド又は排気ガスから熱を奪って（以下、「受熱」と呼ぶ。）、前記排出管から排出されることにより、前記エキゾーストマニホールド内の排気ガス温度の上昇を抑制している。

そして、前記排出管から排出された受熱後の冷却液は、ラジエーター等の冷却装置に送られて冷却され、この冷却後の冷却液が、ウォーターポンプ等によって再び前記導入管側から供給される。

特開平５−１５３９号公報 特開２００５−２１４０２９号公報

このように、従来のエキゾーストマニホールドは、水等の冷却液を前記冷却水通路内に流通させることで、前記エキゾーストマニホールド又は排気ガスから受熱を行い、当該エキゾーストマニホールド内の排気ガス温度の上昇を抑制できる点では優れている。

しかしながら、前記冷却液は、高温化された前記エキゾーストマニホールド又は排気ガスから受熱を行うために、当該冷却液が高温となったうえで、前記ラジエーター等の冷却装置に供給されるため、当該冷却装置の負荷が非常に高くなってしまうという問題があった。

本発明は、かかる課題を解決することを目的とし、ラジエーター等の冷却装置への負荷を軽減可能なエキゾーストマニホールドを提供する。

上記課題を解決するために、
本発明は、車両に搭載されるエンジンの気筒配列方向に沿って冷却水通路が設けられたエキゾーストマニホールドにおいて、前記冷却水通路の下流部には、当該冷却水通路内に流通される冷却液を冷却可能な空気導入手段が設けられたことを特徴にしている。

ここで、冷却水通路の下流部とは、受熱後の冷却液が、ラジエーター等の冷却装置に供給されるまでの全ての部位を含む意味である。

只、受熱後の冷却液は、できるだけ早急に冷却した方が、前記冷却装置に、高温化された冷却液が供給される可能性を減少できるため、冷却水通路の下流部は、エキゾーストマニホールドにおける前記冷却水通路の下流端近傍であることが望ましい。

また、冷却液とは、水道水に限らず、当該水道水に冷却剤が混入された混合水も含む意味である。

また、空気導入手段とは、エンジンが搭載される車両のエンコパ内の空気流れを考慮して、冷却水通路の下流部に風が当たるようにエキゾーストマニホールドを配置する構成のことである。

具体的には、本発明のエキゾーストマニホールドでは、冷却液を車両の後方側から前方側に向けて流通させると共に、冷却水通路の下流部が、前記車両の前方側に配置されるようにしたことを特徴とするものである。

すなわち、本発明の空気導入手段では、冷却水通路内を流通する冷却液を流す方向と、冷却水通路の下流部の位置を規定することによって、前記冷却液を冷却可能にしたものである。

そのため、本発明によれば、新たな部品点数を増加させる必要がないうえ、冷却水通路の下流部で、受熱後の冷却液が、走行中の風等によって、効率良く自然冷却されたうえで、前記受熱後の冷却液がラジエーター等の冷却装置に供給されるので、当該冷却装置の負荷を軽減することができる。

更に、本発明のエキゾーストマニホールドは、冷却水通路の下流部の外壁には、外方に向けて複数の突部が突設されたことを特徴とする。

すなわち、本発明では、冷却水通路の下流部の外壁に複数の突部を突設することで、外気との接触面積を増して、前記下流部の放熱面積を大きくすることで、前記下流部の冷却効率を更に高めるようにしたものである。

また、複数の突部としては、例えば、冷却水通路の下流部の外壁にフィンを放射状に突設したもの、或いは、冷却水通路の下流部の外壁を波状に形成したものなどが考えられるが、要は、冷却水通路の下流部を効率良く冷却できるものであれば採用できる。

本発明のエキゾーストマニホールドによれば、受熱後の冷却液を冷却して、ラジエーター等の冷却装置への負荷を軽減できる。

本実施形態のエキゾーストマニホールドを概略した全体の正面図である。 図１の平面図である。 図１のＢ−Ｂ線を断面した部分断面図である。 （ａ），（ｂ）は、下流部の他の実施形態を示した拡大断面図である。

以下、本発明のエキゾーストマニホールドの一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態のエキゾーストマニホールドを概略した正面図である。図２は、図１の平面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ線を断面した部分断面図である。

本実施形態のエキゾーストマニホールドＡは、車両に搭載されたエンジンＥに取り付けられる機関側のフランジ１と、このフランジ１の排気穴（不図示）に連結される複数の分岐管２１が下流側の集合部２２で合流された排気管２と、該排気管２の端部に連結される連結フランジ３とが一体に形成され、更に、排気管２には、エンジンＥの気筒配列方向（図中、左右方向）に冷却水通路４を備えてなる。

エンジンＥとしては、レシプロエンジン、ディーゼルエンジン、ロータリーエンジン、ハイブリットエンジン等、様々な形式のものがあるが、その形式には限定されない。

フランジ１は、ボルト止め等によって、エンジンＥのシリンダヘッドＥ１に取り付けされており、前記排気穴を通じて、シリンダヘッドＥ１の各排気ポートが分岐管２１に連通されている。

また、排気管２の下流部である連結フランジ３は、触媒等を介して浄化され、この浄化された排気ガスが、マフラーから排出される。

分岐管２１の外壁には、エンジンＥの気筒配列方向、すなわち、併設された複数の分岐管２１を架設する方向に、冷却水通路４を形成してなる。

冷却水通路４は、分岐管２１内を流通する排気ガスを冷却可能な位置に形成されていれば良いが、本実施形態では、シリンダヘッドＥ１から排出された排気ガスを直ぐに冷却して冷却効率を高めるために、前記排気ガスの上流側、すなわち、分岐管２１の基端側に冷却水通路４を形成している。

また、冷却水通路４の形状は、分岐管２１内を流通する排気ガスを効率良く冷却可能な形状であれば採用できるが、ここでは、１つの分岐管２１に対して、当該分岐管２１の上、下に２つの冷却水通路４を形成して、冷却効率を高めるようにしている。

なお、冷却水通路４は、本実施形態に限定されるものではなく、例えば、分岐管２１の内部に、これら複数の分岐管２１を貫通するように管状の通路が形成されたものでも良く、要は、冷却水通路４内の冷却液が、エキゾーストマニホールド又は排気ガスから受熱を行って、排気ガス温度を低下できる構造のものであれば採用できる。

また、冷却水通路４の一端には、ウォーターポンプ（不図示）等によって当該冷却水通路４内に冷却液が供給（圧送）される導入部４１が設けられており、他端には、受熱後の冷却液が排出される排出部４２を設けている。

本実施形態では、図１、図２中の右方向が車両の前方側に相当し、図中の左方向が車両の後方側に相当するようにエキゾーストマニホールドＡを取り付けた例を記載しており、受熱後の冷却液が排出される排出部４２は、車両の前方側、すなわち、冷却水通路４の右端側に設けられている。

このように形成された冷却水通路４の下流部には、当該冷却水通路４内に流通された受熱後の前記冷却液を冷却可能な空気導入手段５を設けてなる。

この冷却水通路４の下流部とは、具体的には、図１、図２中の右端に配置された冷却水通路４の前方部２３に相当し、本実施形態のエキゾーストマニホールドＡでは、前記下流部に空気導入手段５を設けることにより、受熱後の前記冷却液を冷却可能にしている。

ここで、空気導入手段５とは、エンジンＥが搭載される車両のエンコパ内の空気Ｗ流れを考慮して、冷却水通路４の下流部に風が当たるようにエキゾーストマニホールドＡを配置する構成のことである。

本実施形態の空気導入手段５では、冷却水通路４内を流通する冷却液の流れる方向と、冷却水通路４の下流部の位置を規定することによって、受熱後の前記冷却液を冷却可能にしている。

すなわち、本実施形態の空気導入手段５は、冷却水通路４内を流通する冷却液の流れる方向を、前記ウォーターポンプ等によって、図中矢印で示すように、前記車両の後方側から前方側（図中、左側から右側）に向けて流通するように規制すると共に、冷却水通路４の下流部を、車両の前方側（図中、右側）に位置付けることによって構成してなる。

このように構成された本実施形態のエキゾーストマニホールドＡは、以下のように作用する。

先ず、エンジンＥの駆動に伴って、前記シリンダーポートから排気される排気ガスが、各分岐管２１を通じて集合部２２に集合されたうえで、触媒等を介して、浄化された排気ガスがマフラーから排出される。

そして、センサー等によって検知された前記排気ガス温度が、一定の温度以上になると、電子制御ユニット（ＥＣＵ）等が前記ウォーターポンプ等を作動して、冷却液が導入部４１から供給される。

この供給された冷却液は、図中矢印で示すように、前記車両の後方側から前方側（図中、左側から右側）に向けて冷却水通路４内を流通すると同時に、この冷却水通路４に接触されたエキゾーストマニホールドＡを冷却して、高温化されたエキゾーストマニホールドＡ又は排気ガスから受熱を行う。

この受熱後の前記冷却液は、冷却水通路４の下流部へと送られるが、この下流部には、空気導入手段５が設けられており、具体的には、走行中の風Ｗが、車両の前方側に設けられた前記下流部に直接当たって、当該風Ｗによって前記下流部が冷却されるため、受熱して高温となった受熱後の冷却液は、前記下流部で冷却される。

そして、この冷却された受熱後の前記冷却液は、前記下流部付近に設けられた排出部４２から排出され、ラジエーター等の冷却装置に送られて再冷却され、この冷却後の冷却液が、前記導入部４１から再び供給されるのである。

このように本実施形態のエキゾーストマニホールドＡによれば、新たな部品点数を増加させる必要がないうえ、エキゾーストマニホールドＡの下流部で、受熱後の冷却液を効率良く自然冷却して、ラジエーター等の冷却装置へ供給するようにしているので、当該冷却装置の負荷を軽減することができる。

図４（ａ）、（ｂ）は、前記下流部の他の実施形態を示した拡大断面図である。なお、図１〜図３と共通する部位には、同一の符号を付して重複する説明は省略し、以下では、本実施形態の特徴についてのみ説明する。

本実施形態のエキゾーストマニホールドＡは、冷却水通路４の下流部の外壁には、外方に向けて複数の突部４３が突設されたことを特徴とする。

例えば、複数の突部４３としては、図４（ａ）に示すように、前記下流部の外壁にフィンを放射状に突設したもの、或いは、図４（ｂ）に示すように、前記下流部の外壁を波状に形成したものなどが考えられるが、要は、前記下流部の放熱面積を大きくして、当該下流部を効率良く冷却できるものであれば採用できる。

本実施形態のエキゾーストマニホールドＡによれば、前記下流部の外壁に複数の突部４３が突設されているので、エキゾーストマニホールドＡの下流部で、受熱後の冷却液を更に効率良く自然冷却して、ラジエーター等の冷却装置へ供給できるので、当該冷却装置の負荷を更に軽減することができる。

Ａ エキゾーストマニホールド
Ｅ エンジン
１ フランジ
２ 排気管
３ 連結フランジ
４ 冷却水通路
４３ 突部
５ 空気導入手段

Claims (3)

1. 車両に搭載されるエンジンの気筒配列方向に沿って冷却水通路が設けられたエキゾーストマニホールドにおいて、
   前記冷却水通路の下流部には、当該冷却水通路内に流通される冷却液を冷却可能な空気導入手段が設けられたことを特徴とするエキゾーストマニホールド。
2. 請求項１に記載のエキゾーストマニホールドにおいて、
   冷却液は、車両の後方側から前方側に向けて流通されると共に、冷却水通路の下流部が、前記車両の前方側に配置されていることを特徴とする。
3. 請求項１又は２に記載のエキゾーストマニホールドにおいて、
   冷却水通路の下流部の外壁には、外方に向けて複数の突部が突設されたことを特徴とするエキゾーストマニホールド。

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