JP2019070356A - エンジン排気側構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】排気後処理装置に流入する排気の温度低下を抑制する、改善されたエンジン排気側構造体を提供する。【解決手段】エンジン排気側構造体は、エンジンの過給機に接続され、エンジンから排出された排気を過給機に供給するエギゾーストマニホールドと、過給機に接続され、過給機から排出された排気を、排気を浄化する排気後処理装置に導く排気通路と、を備え、エギゾーストマニホールドと排気通路との間に、エギゾーストマニホールドの熱を排気通路に伝導する熱伝導部が設けられる構成を採る。【選択図】図３

Description

本開示は、エンジン排気側構造体に関する。

近年のディーゼルエンジンは、その排ガス規制のため、排気を浄化するための排気後処理装置を必要とする。排気後処理装置としては、ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれる窒素酸化物を分解、除去する選択還元型触媒（Selective Catalytic Reduction、以下、ＳＣＲ）装置や、排気ガス中の一酸化炭素や炭化水素を分解、除去するための酸化触媒（Diesel Oxidation Catalyst、以下、ＤＯＣ）装置や、排気ガス中の煤等の微粒子を捕捉するディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter、以下、ＤＰＦ）がある。

これらの排気後処理装置が性能を十分に発揮するためには、排気後処理装置に入る排気の温度低下を抑制する必要がある。

図１および図２は、それぞれ、従来技術に係るエンジン排気側構造体１０の側面説明図および下面説明図である。エギゾーストマニホールド１１は、エンジンの過給機１２に接続され、エンジンから排出された排気を過給機１２に供給する。過給機１２に供給された排気は、過給機１２のタービンを回転させた後、排気通路１３に排気される。排気通路１３は、過給機１２から排出された排気を、排気を浄化する排気後処理装置に導く。

図１に示されるように、エギゾーストマニホールド１１および排気通路１３は、外側表面が外気にさらされている。したがって、車両の走行中に、隙間ｄを通る走行風によって、エギゾーストマニホールド１１および排気通路１３が冷却される。その結果、排気後処理装置が性能を十分に発揮することができない問題があった。

特開２００３−３８３６号公報

排気の温度低下に対応するために、特定の条件下において、タービンインペラを通る排気通路から独立した排気バイパス通路を介して、触媒コンバータに排気ガスを直接流入させる構造が提案されている（特許文献１）。しかしながら、特許文献１に示される構造では、排気ガスを触媒コンバータに直接流入させる間に、排気ガスによりタービンを回転させることができない問題がある。

本開示の目的は、排気後処理装置に流入する排気の温度低下を抑制する、改善されたエンジン排気側構造体を提供することである。

本開示の一態様に係るエンジン排気側構造体は、エンジンの過給機に接続され、前記エンジンから排出された排気を前記過給機に供給するエギゾーストマニホールドと、前記過給機に接続され、前記過給機から排出された排気を、前記排気を浄化する排気後処理装置に導く排気通路と、を備え、前記エギゾーストマニホールドと前記排気通路との間に、前記エギゾーストマニホールドの熱を前記排気通路に伝導する熱伝導部が設けられる構成を採る。

本開示によれば、排気後処理装置に流入する排気の温度低下を抑制する、改善されたエンジン排気側構造体を提供することができる。

従来技術に係るエンジン排気側構造体の側面説明図である。 従来技術に係るエンジン排気側構造体の下面説明図である。 第１の実施の形態に係るエンジン排気側構造体の側面説明図である。 第１の実施の形態に係るエンジン排気側構造体の下面説明図である。 第２の実施の形態に係るエンジン排気側構造体の断面説明図である。 第３の実施の形態に係るエンジン排気側構造体の側面説明図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図３および図４は、それぞれ、第１の実施の形態に係るエンジン排気側構造体２０Ａの側面説明図および下面説明図である。本開示の一態様に係るエンジン排気側構造体２０Ａは、少なくとも、エギゾーストマニホールド２１と、排気通路２３と、を備える。

図３に示されるように、エギゾーストマニホールド２１は、エンジンの排気側側面Ｘに設けられる。エギゾーストマニホールド２１は、複数（例えば６つ）の気筒にそれぞれ通じる複数の分岐管と、複数の分岐管を１つにまとめる集合管とを有する。集合管は、例えば、前後方向に沿って直線状に配置される。

エギゾーストマニホールド２１は、エンジンの過給機２２に接続され、エンジンから排出された排気を過給機２２に供給する。過給機２２に供給された排気は、過給機２２のタービンを回転させた後、排気通路２３に排気される。

排気通路２３は、過給機２２から排出された排気を、排気を浄化する排気後処理装置（図示せず）に導く排気管である。排気後処理装置は、例えば、ＳＣＲ装置、ＤＯＣ装置、ＤＰＦである。

また、過給機２２によって圧縮された吸気は、吸気管２４を通って、吸気を冷却して密度を高めるチャージエアクーラ（図示せず）等を通った後、エンジンに供給される。

上述のように、排気後処理装置の性能を十分に発揮させるためには、排気の温度低下を抑制する必要がある。一方、図３に示されるように、エギゾーストマニホールド２１は、排気通路２３の排気上流に設けられるので、エギゾーストマニホールド２１の外側表面温度（例えば、約６００℃）は、排気通路２３の外側表面温度（例えば、約５００℃）よりも高い。

したがって、エギゾーストマニホールド２１の熱を利用することにより、排気通路２３を流れる排気を加熱することができる。具体的には、エギゾーストマニホールド２１および排気通路２３の間に設けられ、エギゾーストマニホールド２１の熱を排気通路２３に伝導させるために、熱伝導部Ａが設けられる。

第１の実施の形態によれば、熱伝導部Ａが設けられることにより、エギゾーストマニホールド２１の熱が図１の矢印で示される方向に熱伝導部Ａを介して伝導し、排気通路２３を流れる排気が（例えば約５１０℃に）加熱される。その結果、排気後処理装置に流入する排気の温度低下を抑制することができる。

さらに、第１の実施の形態によれば、熱伝導部Ａが設けられることにより、エンジン排気側構造体２０Ａの表面積が減少している。したがって、エンジン排気側構造体２０Ａの表面のうち、車両の走行中に走行風に当たる部分の面積も減少するため、排気後処理装置に流入する排気の温度低下をさらに抑制することができる。

このように、第１の実施の形態によれば、過給機２２に排気を供給しつつも、排気後処理装置に流入する排気の温度低下を抑制することにより、排気後処理装置の浄化性能を向上させることができる。

一例において、熱伝導部Ａは、図３に示されるように、エギゾーストマニホールド２１および排気通路２３が共有する壁である。さらに、エギゾーストマニホールド２１および排気通路２３をともに鋳物として形成する場合、エギゾーストマニホールド２１および排気通路２３を個別に鋳造するのに代えて、一体に鋳造してもよい。一体に鋳造することにより、熱伝導部Ａの熱伝導性をさらに向上させることができる。

一例において、熱伝導部Ａは、前記排気通路の内側表面に、凹部Ｂ１または凸部Ｂ２を有する。熱伝導部Ａは、前記エギゾーストマニホールドの内側表面に、凹部Ｂ１または凸部Ｂ２を有してもよい。凹部Ｂ１または凸部Ｂ２は、図３に示されるように、排気の流れに対して垂直方向に延在してもよく、また、水平方向に延在してもよい。一例において、凹部Ｂ１または凸部Ｂ２は、波状構造を形成してもよい。このように、排気と内側表面との接触面積を大きくすることにより、熱伝導部Ａの熱伝導性をさらに向上させることができる。

また、第１の実施の形態においては、エギゾーストマニホールド２１の形状および排気通路２３の形状を従来のものから変更するだけで足りるので、特別な部材や装置を設ける必要がない。さらに、エギゾーストマニホールド２１および排気通路２３を一体に鋳造することにより、それらを別々に鋳造する必要もなくなる。したがって、本開示を実施するためのコストを抑制することができる。

（第２の実施の形態）
図５は、第２の実施の形態に係るエンジン排気側構造体２０Ｂの断面説明図である。図５には、前後方向に垂直な断面における、エギゾーストマニホールド２１’および排気通路２３’が示されている。排気通路２３’がエギゾーストマニホールド２１’を覆うように設けられている。

図５に示されるように、エギゾーストマニホールド２１’の外側表面が排気通路２３’の内側表面を構成している。この構造において、エギゾーストマニホールド２１’および排気通路２３’の壁が熱伝導部Ａを構成している。

第２の実施の形態によれば、大きな表面積を有する熱伝導部Ａを設けることができるので、熱伝導部Ａを介してより効率的に熱を伝導することができる。その結果、排気後処理装置に流入する排気の温度低下もさらに抑制することができる。

さらに、第２の実施の形態によれば、エンジン排気側構造体２０Ｂの表面積がさらに減少している。したがって、エンジン排気側構造体２０Ｂの表面のうち、車両の走行中に走行風に当たる部分の面積もさらに減少するため、排気後処理装置に流入する排気の温度低下をさらに抑制することができる。

（第３の実施の形態）
図６は、第３の実施の形態に係るエンジン排気側構造体２０Ｃの側面説明図である。エギゾーストマニホールド２１および排気通路２３の間に、熱伝導部Ａとしてエギゾーストマニホールド２１の外側表面および排気通路の外側表面に接続されたサーマルブリッジが設けられる。一例において、サーマルブリッジの材質は、銅等の熱伝導性に優れた材質である。

熱伝導性に優れた材質のサーマルブリッジを設けることにより、エギゾーストマニホールド２１の熱がサーマルブリッジを介して伝導し、排気通路２３を流れる排気が加熱される。その結果、排気後処理装置に流入する排気の温度低下を抑制することができる。

本開示に係るエンジン排気側構造体は、過給機と高い排気温度において性能を発揮する排気後処理装置とを備える車両において使用するのに好適である。

１０ エンジン排気側構造体
１１ エギゾーストマニホールド
１２ 過給機
１３ 排気通路
１４ 吸気管
２０Ａ，２０Ｂ エンジン排気側構造体
２１，２１’ エギゾーストマニホールド
２２ 過給機
２３，２３’ 排気通路
２４ 吸気管
Ａ 熱伝導部
Ｂ１ 凹部
Ｂ２ 凸部

Claims (6)

1. エンジンの過給機に接続され、前記エンジンから排出された排気を前記過給機に供給するエギゾーストマニホールドと、
   前記過給機に接続され、前記過給機から排出された排気を、前記排気を浄化する排気後処理装置に導く排気通路と、
   を備え、
   前記エギゾーストマニホールドと前記排気通路との間に、前記エギゾーストマニホールドの熱を前記排気通路に伝導する熱伝導部が設けられるエンジン排気側構造体。
2. 前記熱伝導部は、前記エギゾーストマニホールドおよび前記排気通路が共有する壁である、請求項１に記載のエンジン排気側構造体。
3. 前記エギゾーストマニホールドおよび前記排気通路は、一体に鋳造される、請求項２に記載のエンジン排気側構造体。
4. 前記エギゾーストマニホールドの外側表面は、前記熱伝導部として前記排気通路の内側表面を構成する、請求項２または３に記載のエンジン排気側構造体。
5. 前記熱伝導部は、前記エギゾーストマニホールドの内側表面または前記排気通路の内側表面に、凹部または凸部を有する、請求項１から４のいずれかに記載のエンジン排気側構造体。
6. 前記熱伝導部は、前記エギゾーストマニホールドの外側表面および前記排気通路の外側表面に接続されたサーマルブリッジである、請求項１に記載のエンジン排気側構造体。

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