JP2017101613A - 機関用の排気管 - Google Patents

Abstract

【課題】管内に溜まる凝縮水の排水性を向上させることのできる機関用の排気管を提供する。
【解決手段】車両に取り付けられる機関用の排気管は、直線状の第３管部４２Ｅと、第３管部４２Ｅの排気下流端に接続されており車両後方に向かって斜め上方に延びる傾斜管部Ｋとを有している。そして、第３管部４２Ｅにおける車両下方の壁面には、第３管部４２Ｅの内側に向かって突出する突起７０を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、機関用の排気管に関する。

車両に取り付けられる機関用の排気管には、リヤサスペンション等の構造物を回避するために、車両後方に向かって斜め上方に延びる傾斜管部を設けることがある（例えば特許文献１等）。

特開平１０−１３１７４５号公報

ところで、内燃機関から排出された排気が冷やされると、排気中の水蒸気が液化して凝縮水が発生し、その凝縮水が排気管内の下部に溜まるようになる。排気管内に溜まる凝縮水は、排気の流勢によって排気管内を排気下流方向に移動していくのであるが、上述したような傾斜管部が存在すると凝縮水はその傾斜管部を超えにくいため、傾斜管部よりも排気下流側に移動しにくくなり、排気管末端の開口部から排出される凝縮水の量が減少してしまう。そのため、排気管からの凝縮水の排水性が低下するようになる。

このようにして凝縮水の排水性が低下すると、例えば、外気温の低下による凝縮水の凍結により、排気管内における排気の通路断面積が減少したり、場合によっては排気管内が閉塞したりするおそれがある。

ちなみに、上記文献１に記載の排気管では、凝縮水を排出するための孔を排気管の途中に設けるようにしている。しかし、そうした孔を設けると排気管の途中で排気が漏れてしまうため、排気管内における排気の流勢が弱まってしまう。そのため、排気管末端の開口部から排出される凝縮水の量が減少してしまい、凝縮水の排水性が低下するおそれがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、管内に溜まる凝縮水の排水性を向上させることのできる機関用の排気管を提供することにある。

上記課題を解決する排気管は、車両に取り付けられる機関用の排気管であって、直線状の管部と、前記管部の排気下流端に設けられており車両後方に向かって斜め上方に延びる傾斜管部と、を有している。そして、前記管部における車両下方の壁面には、同管部の内側に向かって突出する突起が設けられている。

同構成によれば、排気の流勢によって凝縮水が排気管内を移動していき、上記管部の突起に到達すると、凝縮水は突起によって跳ね上げられ、突起の壁面から剥離する。ここで、突起は排気管において絞り部となるため、排気が突起を通過する際にはその流速が高められる。そのため、上記剥離した凝縮水は、流速の高められた排気によって加速されながら排気と共に排気下流側に送られるようになり、これにより凝縮水は上記傾斜管部を超えて排気下流側に流されやすくなる。従って、同構成によれば、管内に溜まる凝縮水の排水性が向上するようになる。

一実施形態の機関用の排気管が設けられた車両の排気系を示す側面図。 同車両を上方から見たときの排気系を示す平面図。 図１に示すＡ部を拡大した排気管の断面図。 図３に示すＢ−Ｂ線に沿った排気管の断面図。 同実施形態の排気管内における凝縮水の動きを説明するための排気管の部分断面図。 同実施形態の排気管内における凝縮水の動きを説明するための排気管の部分断面図。 同実施形態の変形例における排気管の構造を示す断面図。

以下、車両に取り付けられる機関用の排気管についてその一実施形態を、図１〜図６を参照して説明する。
なお、各図において、車両前方を矢印ＦＲで示し、車両上方向を矢印ＵＰで示す。

図１及び図２に示すように、車両１００の前部には、内燃機関１０が搭載されている。内燃機関１０の排気ポートには、エキゾーストマニホールド２０が接続されている。エキゾーストマニホールド２０の排気下流端には、排気を浄化する触媒装置３０が接続されている。触媒装置３０の排気下流端には、触媒装置３０を通過した排気が流れる第１排気管４１が接続されている。第１排気管４１の排気下流端には、排気の熱を利用して機関冷却水を昇温させる周知の排熱回収器５０が接続されている。排熱回収器５０の排気下流端には、第２排気管４２が接続されている。第２排気管４２の排気下流端には、排気騒音を低減する消音器６０が接続されている。排熱回収器５０、第２排気管４２、及び消音器６０は、車両１００のアンダーフロアに吊り下げられている。

第２排気管４２は、第１管部４２Ａ〜第５管部４２Ｋ及び第１屈曲部４２Ｂ〜第５屈曲部４２Ｌを有している。
第１管部４２Ａは、排熱回収器５０の排気下流端から車両前後方向に延びる直線状の管であり、この第１管部４２Ａの排気下流端には、第２排気管４２を車幅方向に曲げるための第１屈曲部４２Ｂが設けられている。そして、この第１屈曲部４２Ｂの排気下流端には車幅方向に延びる直線状の第２管部４２Ｃが設けられている。

第２管部４２Ｃの排気下流端には、車幅方向に曲げられた第２排気管４２を再び車両前後方向に向けて曲げるための第２屈曲部４２Ｄが設けられており、この第２屈曲部４２Ｄの排気下流端には車両前後方向に延びる直線状の第３管部４２Ｅが設けられている。

第３管部４２Ｅの排気下流端には、車両１００の後輪１１０を懸架する懸架装置に第２排気管４２が当たるのを避ける目的で、第２排気管４２を車両後方に向かって斜め上方に曲げるための第３屈曲部４２Ｆが設けられている。この第３屈曲部４２Ｆの排気下流端には、車両後方に向かって斜め上方に延びる第４管部４２Ｇが設けられている。こうした、第３屈曲部４２Ｆ及び第４管部４２Ｇを第２排気管４２に設けることにより、第２排気管４２には、第３管部４２Ｅの排気下流端に設けられており車両後方に向かって斜め上方に延びる傾斜管部Ｋが形成されている。

第４管部４２Ｇの排気下流端には、車両後方に向かって斜め上方に延びる第２排気管４２を、車両後方に向かって斜め下方に曲げるための第４屈曲部４２Ｈが設けられており、この第４屈曲部４２Ｈの排気下流端には、車両後方に向かって斜め下方に延びる第５管部４２Ｋが設けられている。

第５管部４２Ｋの排気下流端には、車両後方に向かって斜め下方に延びる第２排気管４２を消音器６０に向けて曲げるための第５屈曲部４２Ｌが設けられている。この第５屈曲部４２Ｌの排気下流端には、消音器６０に接続される直線状の第６管部４２Ｍが設けられている。この第６管部４２Ｍの排気下流端は、消音器６０内に開口されている。

図３及び図４に示すように、第３管部４２Ｅの車両下方における壁面には、第３管部４２Ｅの内側に向かって突出する円錐状の突起７０が設けられている。より詳細には、突起７０は、第３管部４２Ｅにおいて傾斜管部Ｋに近い位置に設けられており、第３管部４２Ｅの鉛直方向における最下点の壁面を管内に向けて凹ますことにより形成されている。

図４に示すように、第３管部４２Ｅの内壁からの突起７０の突出量は、想定される最大量の凝縮水が第３管部４２Ｅの管内に溜まったとしても、突起７０の先端が凝縮水の水面ＷＳから出るように設定されている。

次に、本実施形態の第２排気管４２の作用を説明する。
まず、内燃機関１０から排出された排気が排熱回収器５０を通過すると、その通過中には排気から冷却水への熱移動が起きるために排気は冷却される。

このようにして排気が冷やされると、排気中の水蒸気が液化して凝縮水が発生し、その凝縮水は第２排気管４２内の下部に溜まるようになる。
図５に示すように、第２排気管４２内に溜まった凝縮水Ｗは、排気の流勢によって第２排気管４２内を排気下流方向に移動していき、第３管部４２Ｅの突起７０に到達すると、凝縮水Ｗは突起７０によって跳ね上げられる。そして、跳ね上げられた凝縮水Ｗの先端が突起７０の壁面から剥離する。ここで、突起７０は第２排気管４２において絞り部となるため、排気が突起７０を通過する際には排気の流速が高められる。

図６に示すように、上記剥離した凝縮水ＷＨ（以下、突起７０から剥離した凝縮水を凝縮水ＷＨと記載する）は、流速の高められた排気によって加速されながら排気と共に排気下流側に送られ、これにより凝縮水ＷＨは傾斜管部Ｋを超えて排気下流側に流されやすくなる。そして、傾斜管部Ｋを超えて排気下流側に流された凝縮水ＷＨは、その後、第６管部４２Ｍの排気下流端から消音器６０内に排出される。こうして第２排気管４２内の凝縮水が消音器６０内に排出されることにより、例えば、第２排気管４２内における排気の通路断面積が凝縮水の凍結によって減少したり、第２排気管４２内が凝縮水の凍結によって閉塞したりするといった不都合の発生が抑えられる。

また、上述したように、突起７０は第２排気管４２において絞り部となっており、その絞り部では排気の通路断面積が小さくなっている。そのため、そうした絞り部は排気の音エネルギーが管内を通る際の抵抗になり、その結果、排気音が低下するようになる。

ちなみに、上記第１管部４２Ａに上記突起７０を設けると、第１管部４２Ａの排気下流端に設けられた第１屈曲部４２Ｂを排気が通過する際に排気の流勢が弱まるため、突起７０を通過する際に加速された凝縮水が排気とともに流れていく勢いも弱まってしまう。そのため、突起７０で凝縮水を壁面から剥離させても、その剥離した凝縮水は傾斜管部Ｋに到達する前に第２排気管４２の内壁に付着してしまうおそれがある。同様に、上記第２管部４２Ｃに上記突起７０を設けると、第２管部４２Ｃの排気下流端に設けられた第２屈曲部４２Ｄを排気が通過する際に排気の流勢が弱まるため、突起７０を通過する際に加速された凝縮水が排気とともに流れていく勢いも弱まってしまう。そのため、この場合にも、突起７０で凝縮水を壁面から剥離させても、その剥離した凝縮水は傾斜管部Ｋに到達する前に第２排気管４２の内壁に付着してしまうおそれがある。

この点、上記実施形態では、上述した第３管部４２Ｅに突起７０を設けるようにしており、突起７０と傾斜管部Ｋとの間の排気管は直線状になっているため、そうした直線状になっている排気管内を排気が流れる際には排気の流勢が落ちにくい。従って、突起７０を通過する際に加速された凝縮水ＷＨは、排気とともに流れていく勢いを維持したまま傾斜管部Ｋに到達するようになり、凝縮水ＷＨは傾斜管部Ｋを超えて排気下流側に流されやすくなる。

また、突起７０は、第３管部４２Ｅにおいて傾斜管部Ｋに近い位置に設けられている。そのため、第３管部４２Ｅにおいて傾斜管部Ｋから遠い位置、つまり第３管部４２Ｅにおいてより排気上流側の位置に突起７０を設ける場合と比較して、傾斜管部Ｋに達したときの凝縮水ＷＨの勢いはより強い状態を維持している。そのため、こうした理由によっても、凝縮水ＷＨは傾斜管部Ｋを超えて排気下流側に流されやすくなる。

以上、説明した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）第３管部４２Ｅに突起７０を設けることにより、凝縮水ＷＨが傾斜管部Ｋを超えて排気下流側に流されやすくなるため、第２排気管４２内に溜まる凝縮水の排水性が向上するようになる。

（２）また、突起７０を設けることにより排気音が低下するようになるため、排気の消音性能が向上するようになる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。

・突起７０の形状は円錐状であったが、その他の形状、例えば角錐状などでもよい。
・突起７０は、第３管部４２Ｅの壁面を管内に向けて凹ますことにより形成されていたが、その他の態様で第３管部４２Ｅに突起７０を設けてもよい。例えば、第３管部４２Ｅの内壁に、別途形成された突起７０を固定するようにしてもよい。

・先の図３や図４に示したように、突起７０は、第３管部４２Ｅの鉛直方向における最下点の壁面を管内に向けて凹ますことにより形成していた。そして、第３管部４２Ｅの内壁からの突起７０の突出量は、想定される最大量の凝縮水が第３管部４２Ｅの管内に溜まったとしても、突起７０の先端が凝縮水の水面ＷＳから出るように設定した。

ここで、第３管部４２Ｅの管内に溜まる凝縮水の想定量が非常に多い場合には、それに合わせて突起７０の突出量も大きくしなければならないため、第３管部４２Ｅにおいて突起７０が大きな排気抵抗になってしまうおそれがある。

そこで、図７に示すように、第３管部４２Ｅの鉛直方向における最下点Ｌではなく、その最下点Ｌよりも車両上方の壁面を管内に向けて凹ますことにより突起７０を形成するようにしてもよい。この場合には、上記実施形態と比較して、突起７０の形成部位が車両上方に移動することにより突起７０の壁面が凝縮水の水面ＷＳから出やすくなる。従って、突起７０の突出量をそれほど大きくしなくても、凝縮水の水面ＷＳから突起７０を出しやすくなる。そのため、第３管部４２Ｅにおいて突起７０が大きな排気抵抗になることを抑えながらも、凝縮水の排水性を向上させることができる。

・上記実施形態の排気系には、第２排気管４２の排気上流端に排熱回収器５０が接続されていた。この他、排熱回収器５０に代えて、上記消音器６０とは異なる別の消音器が第２排気管４２の排気上流端に接続されている排気系においても、外気温が低いときには、外気との接触面積が比較的大きい消音器の内部を排気が通過する際に排気が冷却される。そのため、排気中の水蒸気が液化して凝縮水が発生し、その凝縮水は第２排気管４２内の下部に溜まるようになる。そこで、第２排気管４２の排気上流端に消音器が接続されている排気系においても、上述したような突起７０を設けることにより、排気管内に溜まる凝縮水の排水性を向上させることができるようになる。

・また、第２排気管４２の排気上流端に排熱回収器５０や消音器といった排気の冷却を促す部材が接続されていない排気系でも、外気温度が低いときには第２排気管４２自体の温度が低くなるため、第２排気管４２によって排気が冷却される。そのため、この場合にも第２排気管４２内の下部に凝縮水が溜まりやすい。そこで、第２排気管４２の排気上流端に排気の冷却を促す部材が接続されていない排気系においても、上述したような突起７０を設けることにより、排気管内に溜まる凝縮水の排水性を向上させることができるようになる。

１０…内燃機関、２０…エキゾーストマニホールド、３０…触媒装置、４１…第１排気管、４２…第２排気管、４２Ａ…第１管部、４２Ｂ…第１屈曲部、４２Ｃ…第２管部、４２Ｄ…第２屈曲部、４２Ｅ…第３管部、４２Ｆ…第３屈曲部、４２Ｇ…第４管部、４２Ｈ…第４屈曲部、４２Ｋ…第５管部、４２Ｌ…第５屈曲部、４２Ｍ…第６管部、５０…排熱回収器、６０…消音器、７０…突起、１００…車両、１１０…後輪、Ｋ…傾斜管部、Ｗ…凝縮水、ＷＨ…凝縮水、ＷＳ…水面。

Claims (1)

1. 車両に取り付けられる機関用の排気管であって、
   直線状の管部と、
   前記管部の排気下流端に設けられており車両後方に向かって斜め上方に延びる傾斜管部と、を有しており、
   前記管部の車両下方における壁面には、同管部の内側に向かって突出する突起が設けられている
   ことを特徴とする機関用の排気管。

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