JP2015113828A - 内燃機関の排気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒コンバータの浄化性能が低下することを防止しつつ、触媒コンバータから熱が拡散されることを防止することができる内燃機関の排気装置を提供することを目的とすること。
【解決手段】触媒コンバータ８に遮熱カバー１０が取付けられ、遮熱カバー１０が、触媒コンバータ８の外周側面および上下方向両端部を覆う内側カバー１１と、内側カバー１１の外側を覆うとともに、内側カバー１１との間に冷却通路１３を形成する外側カバー１２とを備え、外側カバー１２の外周側面１２Ａに、車両１の前方から冷却通路１３に冷却風を取り入れる流入口１４を形成し、外側カバー１２の下端部に冷却通路１３に取り入れられた冷却風を排出する流出口１５を形成したものから構成される。
【選択図】図６

Description

本発明は、内燃機関の排気装置に関し、特に、触媒コンバータからの熱により触媒コンバータの周辺の車載部品に熱害を与えることを防止する内燃機関の排気装置に関する。

内燃機関の排気管には内燃機関から排出される排気ガスを浄化するための触媒コンバータが設けられており、触媒コンバータには触媒コンバータの周辺の車載部品に高温の熱が伝達して熱害を与えることを防止するために遮熱カバーが設けられている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２０１１−１３１６８９号公報 特開２０１２−２１１５５６号公報

しかしながら、このような従来の内燃機関の排気装置にあっては、触媒コンバータから輻射熱により遮熱カバーが加熱されるため、遮熱カバーを通して触媒コンバータの輻射熱が車載部品に拡散されることを十分に防止することができず、車載部品に熱害を与えてしまうことを十分に防止することが困難である。

また、触媒コンバータに内蔵された触媒が高温にならないと活性化されないため、排気ガスの有害成分をより早い段階で浄化するには触媒コンバータを早期に昇温させる必要がある。

ところが、従来の排気装置は、触媒コンバータと遮熱カバーとの間を流れる空気と触媒コンバータを流れる排気ガスとの間で熱交換が行われて排気ガスの温度上昇が抑制されてしまい、触媒を早期に昇温させることが困難となる場合があり、触媒コンバータの浄化性能が低下してしまうおそれがある。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、触媒コンバータの浄化性能が低下することを防止しつつ、触媒コンバータから熱が拡散されることを防止することができる内燃機関の排気装置を提供することを目的とすることを目的としている。

本発明の第１の態様は、車両の前部に配置される内燃機関に対して車両の前後方向前方に位置するように内燃機関に接続された排気マニホールドと、排気マニホールドの下流側に接続される触媒コンバータと、触媒コンバータに取付けられた遮熱カバーとを備えた内燃機関の排気装置であって、遮熱カバーが、触媒コンバータの外周側面および上下方向両端部を覆う内側カバーと、内側カバーの外側を覆うとともに、内側カバーとの間に冷却通路を形成する外側カバーとを備え、外側カバーの外周側面に、車両の前方から冷却通路に冷却風を取り入れる流入口を形成し、外側カバーの上端部または下端部に冷却通路に取り入れられた冷却風を排出する流出口を形成したものから構成されている。

本発明の第２の態様としては、内燃機関に対して車両の前後方向前方に冷却ファンを有するラジエータが配置され、流入口が、冷却ファンから送出される冷却風が導入される位置に設けられてもよい。

本発明の第３の態様としては、内燃機関が、内燃機関に接続される吸気管に設けられたコンプレッサを有する過給機と、コンプレッサからの圧縮吸気を冷却するためのインタークーラとを備え、流入口が、インタークーラを通過する冷却風が導入される位置に設けられてもよい。

本発明の第４の態様としては、遮熱カバーが、流入口の開口端から冷却ファンまたはインタークーラに向かって突出する突出部を有してもよい。

このように上記の第１の態様によれば、触媒コンバータが、内側カバーおよび外側カバーによって覆われ、外側カバーの外周側面に、車両の前方から内側カバーと外側カバーとの間の冷却通路に冷却風を取り入れる流入口が形成され、外側カバーの上端部または下端部に冷却通路に取り入れられた冷却風を排出する流出口が形成される。

このため、触媒コンバータの周囲を内側カバーおよび外側カバーからなる二重の遮熱カバーで覆い、冷却通路に冷却風を流して触媒コンバータの周囲を冷却して外側カバーに輻射熱が伝達されることを抑制でき、触媒コンバータの輻射熱が触媒コンバータの周辺の車載部品に拡散されることを防止することができる。

また、触媒コンバータの周囲を内側カバーによって覆うことで触媒コンバータと内側カバーとの間に車両に取り入れられた冷却風が流れてしまうことを防止することができ、触媒コンバータが冷却風によって冷却されてしまうことを防止することができる。このため、触媒コンバータを流れる排気ガスの温度上昇を促して、触媒コンバータの触媒を早期に活性化させることができ、触媒コンバータの浄化性能が低下してしまうことを防止できる。

上記の第２の態様によれば、流入口が、ラジエータの冷却ファンから送出される冷却風が導入される位置に設けられるので、流入口から冷却通路に冷却風を効率よく導いて触媒コンバータの周囲を冷却することができる。このため、触媒コンバータの輻射熱が触媒コンバータの周辺の車載部品に拡散されることをより効果的に防止することができる。

また、流入口から冷却通路に冷却風を効率よく導くことができるので、内燃機関と排気マニホールドとの間または内燃機関と触媒コンバータとの間を通り抜ける冷却風量を低減することができ、冷却風が排気ガスによって加熱されることを抑制して、高温の空気によって車載部品に熱害が発生することを抑制できる。

上記の第３の態様によれば、流入口が、インタークーラを通過する冷却風が導入される位置に設けられるので、流入口から冷却通路に冷却風を効率よく導いて触媒コンバータの周囲を冷却することができる。このため、触媒コンバータの輻射熱が触媒コンバータの周辺の車載部品に拡散されることをより効果的に防止することができる。

また、流入口から冷却通路に冷却風を効率よく導くことができるので、内燃機関と排気マニホールドとの間または内燃機関と触媒コンバータとの間を通り抜ける冷却風量を低減することができ、冷却風が排気ガスによって加熱されることを抑制して、高温の空気によって車載部品に熱害が発生することを抑制できる。

上記の第４の態様によれば、遮熱カバーが、流入口の開口端から冷却ファンまたはインタークーラに向かって突出する突出部を有するので、冷却ファンまたはインタークーラから導入される冷却風を、突出部によって流入口を介して冷却通路により効率よく導くことができる。

図１は、本発明の内燃機関の排気装置の第１の実施形態を示す図であり、車両に搭載された内燃機関の側面図である。 図２は、本発明の内燃機関の排気装置の第１の実施形態を示す図であり、内燃機関の斜視図である。 図３は、本発明の内燃機関の排気装置の第１の実施形態を示す図であり、内燃機関の正面図である。 図４は、本発明の内燃機関の排気装置の第１の実施形態を示す図であり、遮熱カバーの下方側の要部構成図である。 図５は、本発明の内燃機関の排気装置の第１の実施形態を示す図であり、図３のＶ１−Ｖ１方向矢視断面図である。 図６は、本発明の内燃機関の排気装置の第１の実施形態を示す図であり、図３のＶ２−Ｖ２方向矢視断面図である。 図７は、本発明の内燃機関の排気装置の第２の実施形態を示す図であり、触媒コンバータおよび遮熱カバーの縦断面図である。 図８は、本発明の内燃機関の排気装置の第３の実施形態を示す図であり、触媒コンバータおよび遮熱カバーの縦断面図である。

以下、本発明に係る内燃機関の排気装置の実施形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施形態）
図１〜図６は、本発明に係る第１の実施形態の内燃機関の排気装置を示す図である。
まず、構成を説明する。
図１〜図３において、車両１の前部に配置される内燃機関としてのエンジン２は、エンジンルーム１Ａに設けられている。エンジン２は、シリンダブロック３と、シリンダブロック３の上部に設けられ、上端がシリンダヘッドカバー４Ａによって覆われるシリンダヘッド４と、シリンダブロック３の下部に設けられ、オイルが貯留されるオイルパン５とを備えており、これらシリンダブロック３、シリンダヘッド４およびオイルパン５は、エンジン本体６を構成している。

シリンダブロック３には図示しない複数のシリンダが形成されており、このシリンダには図示しないピストンが往復動自在に収容され、ピストンの往復運動は、シリンダブロック３に収容された図示しないクランクシャフトの回転運動に変換される。

シリンダヘッド４には図示しない吸排気カムシャフトや吸排気バルブが収容されており、シリンダヘッド４には図示しない複数の吸気ポートおよび排気ポートが形成されている。シリンダヘッド４には吸気マニホールドが取付けられており、図示しない吸気管から吸気マニホールドに導入される吸入空気は、各吸気ポートを介して各シリンダに分配されて導入される。

シリンダヘッド４には排気マニホールド７が取付けられており、この排気マニホールド７は、エンジン２に対して車両１の前後方向前方に位置するようにしてシリンダヘッド４に取付けられている。この排気マニホールド７は、シリンダヘッド４に形成された図示しない複数の排気ポートから排出される排気ガスを集合させて触媒コンバータ８に排出する。

触媒コンバータ８は、排気マニホールド７の下流側に設けられており、内部に収容される触媒によって排気ガスから有害成分を除去して排気ガスを浄化し、図示しない排気管を通して外部に排出する。

シリンダヘッド４には変速機ケース９が取付けられており、変速機ケース９には図示しない変速機が収容されている。この変速機は、クランクシャフトの回転を変速して図示しない駆動輪に伝達する。

図１〜図４において、触媒コンバータ８には遮熱カバー１０が取付けられており、図５、図６に示すように、遮熱カバー１０は、触媒コンバータ８の外周側面および上下方向両端部を覆う内側カバー１１と、内側カバー１１の外側を覆う外側カバー１２とを備えており、内側カバー１１および外側カバー１２は 触媒コンバータ８の周囲を取り囲むように筒状に形成され、内側カバー１１と外側カバー１２との間には冷却通路１３が形成されている。

外側カバー１２の外周側面１２Ａには流入口１４が形成されており、この流入口１４は、車両１の前方から冷却通路１３に冷却風を取り入れる。このため、流入口１４は、車両１の前方に向かって開口している。外側カバー１２の下端部には流出口１５が形成されており、この流出口１５は、冷却通路１３に取り入れられた冷却風を冷却通路１３の外部に排出する。

外側カバー１２は、流入口１４の開口端１４ａから車両１の前方に向かって突出する突出部１２ａを有しており、車両１の前方から取付けられる走行風は、突出部１２ａに沿って流入口１４に導かれる。

次に、作用を説明する。
エンジン２から排気マニホールド７を介して触媒コンバータ８に排出される排気ガスは、高温であり、触媒コンバータ８の周辺の車載部品１６、例えば、図示しないオイルポンプやエアコンのコンプレッサ等が触媒コンバータ８の輻射熱によって熱害を受けるおそれがある。

本実施形態のエンジン２は、触媒コンバータ８に遮熱カバー１０が取付けられ、遮熱カバー１０が、触媒コンバータ８の外周側面および上下方向両端部を覆う内側カバー１１と、内側カバー１１の外側を覆うとともに、内側カバー１１との間に冷却通路１３を形成する外側カバー１２とを備え、外側カバー１２の外周側面１２Ａに、車両１の前方から冷却通路１３に冷却風Ｗを取り入れる流入口１４を形成し、外側カバー１２の下端部に冷却通路１３に取り入れられた冷却風Ｗを排出する流出口１５を形成したものから構成される。

このため、触媒コンバータ８の周囲を内側カバー１１および外側カバー１２からなる二重の遮熱カバー１０で覆い、冷却通路１３に冷却風Ｗを流して触媒コンバータ８の周囲を冷却して外側カバー１２に輻射熱Ｈが伝達されることを抑制でき、触媒コンバータ８の輻射熱Ｈが触媒コンバータ８の周辺の車載部品１６に拡散されることを防止することができる。

また、本実施形態のエンジン２は、触媒コンバータ８の周囲を内側カバー１１によって覆うことで触媒コンバータ８と内側カバー１１との間に車両１のエンジンルーム１Ａに取り入れられた冷却風が流れてしまうことを防止することができ、触媒コンバータ８が冷却風によって冷却されてしまうことを防止することができる。このため、触媒コンバータ８を流れる排気ガスの温度上昇を促して、触媒コンバータ８の触媒を早期に活性化させることができ、触媒コンバータ８の浄化性能が低下してしまうことを防止できる。

また、本実施形態の外側カバー１２が、流入口１４の開口端１４ａから車両１の前方に向かって突出する突出部１２ａを有するので、車両１の前方からエンジンルーム１Ａに取り入れられる冷却風を、突出部１２ａによって流入口１４を介して冷却通路１３により効率よく導くことができる。

（第２の実施形態）
図７は、本発明に係る第２の実施形態の内燃機関の排気装置を示す図であり、第１の実施形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。

図７において、エンジン２に対して車両１の前後方向前方にはラジエータ２０が設けられており、ラジエータ２０にはラジエータを流れる冷却水を冷却するための冷却ファン２０ａが設けられている。

本実施形態の遮熱カバー１０の流入口１４は、冷却ファン２０ａから送出される冷却風が導入される位置に設けられている。このため、流入口１４から冷却通路１３に冷却風Ｗを効率よく導いて触媒コンバータ８の周囲を冷却することができる。したがって、触媒コンバータ８の輻射熱Ｈが触媒コンバータ８の周辺の車載部品１６に拡散されることをより効果的に防止することができる。

また、流入口１４から冷却通路１３に冷却風Ｗを効率よく導くことができるので、エンジン本体６と排気マニホールド７との間またはエンジン本体６と触媒コンバータ８との間を通り抜ける冷却風量を低減することができ、冷却風が排気ガスによって加熱されることを抑制して、高温の空気によって車載部品１６に熱害が発生することを抑制できる。

（第３の実施形態）
図８は、本発明に係る第３の実施形態の内燃機関の排気装置を示す図であり、第１の実施形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。

図８において、エンジン２に対して車両１の前後方向前方にはインタークーラ２１が設けられており、インタークーラ２１は、吸気管２２に接続されている。インタークーラ２１に対して上流側の吸気管２２には過給機２３のコンプレッサ２３ａが設けられている。

インタークーラ２１に対して下流側の吸気管２２の下流端は、図示しない吸気マニホールドに接続されており、コンプレッサ２３ａの回転によって吸気管２２を流れる圧縮空気は、インタークーラ２１で冷却されることにより、エンジン２の吸気効率が高められる。

ここで、インタークーラ２１は、吸入空気が流れるとともに上下方向に離隔する複数の図示しないインナーフィンを備えており、インナーフィンの間に車両１の前方から取付けられる走行風が通過することで、インナーフィン内を流れる冷却水が冷却される。

本実施形態の遮熱カバー１０の流入口１４は、インタークーラ２１から送出される冷却風Ｗ１が導入される位置に設けられている。このため、流入口１４から冷却通路１３に冷却風Ｗを効率よく導いて触媒コンバータ８の周囲を冷却することができる。このため、触媒コンバータ８の輻射熱Ｈが触媒コンバータ８の周辺の車載部品１６に拡散されることをより効果的に防止することができる。

また、流入口１４から冷却通路１３に冷却風Ｗを効率よく導くことができるので、エンジン本体６と排気マニホールド７との間またはエンジン本体６と触媒コンバータ８との間を通り抜ける冷却風量を低減することができ、冷却風が排気ガスによって加熱されることを抑制して、高温の空気によって車載部品１６に熱害が発生することを抑制できる。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１…車両、２…エンジン（内燃機関）、７…排気マニホールド、８…触媒コンバータ、１０…遮熱カバー、１１…内側カバー、１２…外側カバー、１２Ａ…外周側面、１２ａ…突出部、１３…冷却通路、１４…流入口、１４ａ…開口端、１５…流出口、２０…ラジエータ、２０ａ…冷却ファン、２１…インタークーラ、２２…吸気管、２３…過給機、２３ａ…コンプレッサ

Claims (4)

1. 車両の前部に配置される内燃機関に対して車両の前後方向前方に位置するように前記内燃機関に接続された排気マニホールドと、前記排気マニホールドの下流側に接続される触媒コンバータと、前記触媒コンバータに取付けられた遮熱カバーとを備えた内燃機関の排気装置であって、
   前記遮熱カバーが、前記触媒コンバータの外周側面および上下方向両端部を覆う内側カバーと、前記内側カバーの外側を覆うとともに、前記内側カバーとの間に冷却通路を形成する外側カバーとを備え、
   前記外側カバーの外周側面に、前記車両の前方から前記冷却通路に冷却風を取り入れる流入口を形成し、前記外側カバーの上端部または下端部に、前記冷却通路に取り入れられた冷却風を排出する流出口を形成したことを特徴とする内燃機関の排気装置。
2. 前記内燃機関に対して車両の前後方向前方に冷却ファンを有するラジエータが配置され、
   前記流入口が、前記冷却ファンから送出される冷却風が導入される位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気装置。
3. 前記内燃機関が、前記内燃機関に接続される吸気管に設けられたコンプレッサを有する過給機と、前記コンプレッサからの圧縮吸気を冷却するためのインタークーラとを備え、
   前記流入口が、前記インタークーラを通過する冷却風が導入される位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気装置。
4. 前記遮熱カバーが、前記流入口の開口端から前記冷却ファンまたは前記インタークーラに向かって突出する突出部を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の内燃機関の排気装置。

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