JP2023058851A - 排気管の断熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートインシュレータ内部の水抜きと、排気管の表面への異物の付着の抑制とを両立できる排気管の断熱構造を提供する。【解決手段】排気管の断熱構造１は、車両の内燃機関に接続される構造であって、排気管１０は、当該排気管１０の屈曲又は膨出により張り出す張出領域１９を有し、張出領域１９よりも上流側の排気管１０を覆う第１ヒートインシュレータ２０と、張出領域１９よりも下流側の排気管１０を覆う第２ヒートインシュレータ３０と、を備え、第１ヒートインシュレータ２０の下流側端部２０ａと第２ヒートインシュレータ３０の上流側端部３０ａとは、排気管１０の周方向に沿うと共に外部に連通する隙間部分Ｓ３，Ｓ４が形成されるように重複しており、少なくとも隙間部分Ｓ３においてワイヤメッシュ４０が配置されている。【選択図】図３

Description

本開示は、排気管の断熱構造に関する。

従来の排気管の断熱構造として、例えば特許文献１に記載の排ガス保温構造付きエキゾーストパイプがある。この従来の排気管の断熱構造では、エキゾーストパイプが排ガスの流れ方向に複数の分割されており、その接続部の外周側を覆うように保護シールド部材が設けられている。保護シールド部材の一端側は、下流側のヒートインシュレータに固定されている一方、保護シールド部材の他端側は、上流側のヒートインシュレータに非固定となっている。保護シールド部材の内周と上流側のヒートインシュレータの外周との間には、所定間隙を有する重なり部が設けられている。

特開２０１９－３９３２５号公報

上述のような排気管の断熱構造では、腐食対策としてヒートインシュレータ内の水抜きが必要となる。一般的な構造では、ヒートインシュレータに水抜き孔が設けられるが、水抜き孔に枯草などの異物が入り込むと、異物が排気管の表面に容易に付着してしまうおそれがある。

本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、ヒートインシュレータ内部の水抜きと、排気管の表面への異物の付着の抑制とを両立できる排気管の断熱構造を提供することを目的とする。

本開示の一側面に係る排気管の断熱構造は、車両の内燃機関に接続される排気管の断熱構造であって、排気管は、当該排気管の屈曲又は膨出により張り出す張出領域を有し、張出領域よりも上流側の排気管を覆う第１ヒートインシュレータと、張出領域よりも下流側の排気管を覆う第２ヒートインシュレータと、を備え、第１ヒートインシュレータの下流側端部と第２ヒートインシュレータの上流側端部とは、排気管の周方向に沿うと共に外部に連通する隙間部分が形成されるように重複しており、隙間部分において、少なくとも張出領域の張出方向側の部分には、ワイヤメッシュが配置されている。

この排気管の断熱構造では、排気管の周方向に沿うと共に外部に連通する隙間部分が形成されるように、第１ヒートインシュレータの下流側端部と第２ヒートインシュレータの上流側端部とが重複している。この隙間部分の形成により、ヒートインシュレータ内に溜まった水を隙間部分から外部に排出することが可能となる。また、隙間部分において少なくとも張出領域の張出方向側の部分に配置されたワイヤメッシュにより、枯草などの異物が外部からヒートインシュレータ内部に侵入することを抑制できる。したがって、この排気管の断熱構造では、ヒートインシュレータ内部の水抜きと、排気管の表面への異物の付着の抑制とを両立できる。

第２ヒートインシュレータの上流側端部は、第１ヒートインシュレータの下流側端部に対して排気管の径方向の外側に配置されていてもよい。このような構成によれば、車両の走行の際、外部からの空気を排気管の冷却用気体としてヒートインシュレータ内部に取り込ことができる。

ワイヤメッシュの幅は、第１ヒートインシュレータの下流側端部と第２ヒートインシュレータの上流側端部との重複幅以上となっていてもよい。この場合、ワイヤメッシュの幅を十分に確保でき、枯草などの異物が外部からヒートインシュレータ内部に侵入することを一層確実に抑制できる。

ワイヤメッシュは、排気管の周方向の全周にわたって配置されていてもよい。この場合、枯草などの異物が外部からヒートインシュレータ内部に侵入することを一層確実に抑制できる。

ワイヤメッシュは、排気管の周方向に分割して配置されていてもよい。この場合、排気管の断熱構造の組立作業性を向上できる。

本開示によれば、ヒートインシュレータ内部の水抜きと、排気管の表面への異物の付着の抑制とを両立できる。

本開示の一実施形態に係る排気管の断熱構造を示す側面図である。 図１に示した排気管の断熱構造の要部拡大斜視図である。 図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。 図３におけるＩＶ－ＩＶ線断面図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の一側面に係る排気管の断熱構造の好適な実施形態について詳細に説明する。以下の説明では、説明の便宜上、車両への排気管の取付状態を基準として、「上」「下」の用語を用いる。また、排気管における排気ガスの流れ方向を基準として「上流」「下流」の用語を用いる。

図１は、本開示の一実施形態に係る排気管の断熱構造を示す側面図である。同図に示すように、排気管の断熱構造１は、排気管１０を第１ヒートインシュレータ２０及び第２ヒートインシュレータ３０によって断熱する構造体である。排気管１０は、当該排気管１０の屈曲又は膨出により鉛直下方に張り出す張出領域１９を有している。第１ヒートインシュレータ２０は、張出領域１９よりも上流側の排気管１０を覆うように配置されている。第２ヒートインシュレータ３０は、張出領域１９よりも下流側の排気管１０を覆うように配置されている。

排気管１０は、車両に搭載される内燃機関に接続され、内燃機関の燃焼室での燃焼で生じた排気ガスを排出する排気通路を構成する。排気管１０は、内燃機関に接続された状態において、例えば車両の前後方向に沿って延在する。内燃機関の一例としては、ディーゼルエンジンが挙げられる。排気管の断熱構造１が適用される車両としては、例えば乗用車、ピックアップトラック、バス、ダンプなどが挙げられる。

排気管１０の上流側には、例えばターボチャージャ、ＤＯＣ(Diesel Oxidation Catalyst)、ＤＰＦ(Diesel ParticulateFilter)等が設けられている。排気管１０の下流側には、例えばＳＣＲ（Selective CatalyticReduction）が設けられている。図１の例では、還元剤（例えば尿素水）をＳＣＲに噴射するためのインジェクタ５０が排気管１０に配置されている。インジェクタ５０は、排気管１０の上流側を向くように排気管１０の壁部に取り付けられている。

排気管１０は、上流側の接続部１１と、屈曲部１２，１３，１４とを有している。接続部１１には、排気管１０の上流側（内燃機関側）に配置された別の排気管が接続される。接続部１１から延びる直線部分１５は、上流側の排気管の配管経路に合わせ、インジェクタ５０に向かって下方に傾斜している。屈曲部１２は、当該屈曲部１２よりも下流側に延びる直線部分１６の傾斜が直線部分１５の傾斜よりも小さくなるように排気管１０を屈曲させている。屈曲部１２よりも下流側の直線部分１５の延在方向は、直線部分１５よりもインジェクタ５０の方向に沿ったものとなる。

屈曲部１３は、インジェクタ５０の基端部付近に設けられている。屈曲部１３は、当該屈曲部１３よりも下流側の直線部分１７の傾斜が直線部分１６の傾斜よりも大きくなるように排気管１０を屈曲させている。屈曲部１３よりも下流側の直線部分１７は、インジェクタ５０の取付位置に向かって下方に延在している。屈曲部１４は、インジェクタ５０よりも下流側の直線部分１８がインジェクタ５０の軸方向に沿って延びるように、屈曲部１３のすぐ下流で排気管を屈曲させている。インジェクタ５０よりも下流側の直線部分１８は、水平面に対して僅かに上方に傾斜した状態で延在している。

これらの屈曲部１２，１３，１４により、排気管１０の配管経路は、例えば車両の下部構成（例えばサスペンションのクロスメンバ当）との干渉を回避可能な経路となっている。また、車両後方に向かって還元剤を噴射するように取り付けられたインジェクタ５０により、排気管１０の内部において還元剤を下流側に向かって噴射することが可能となっている。

排気管１０は、屈曲部１４の屈曲により張り出す張出領域１９を有している。すなわち、排気管１０では、屈曲部１４よりも下流側の一定範囲が屈曲部１４の屈曲により形成された張出領域１９となっている。張出領域１９は、一例として、排気管１０を含む排気通路のうち、最も鉛直下方に位置する点（地上高が最小の点）を含んだ領域となっている。張出領域１９において、排気管１０の内部には、分散板（不図示）が配置されている。分散板は、例えば排気管１０の内部において、インジェクタと正対するように配置されている。分散板は、排気管１０を通る排気ガスを攪拌し、排気管１０内の排気酸素濃度のばらつきを抑制する機能を有している。

図２は、図１に示した排気管の断熱構造１の要部拡大斜視図である。図３は、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。図４は、図３におけるＩＶ－ＩＶ線断面図である。

図２及び図３に示すように、第１ヒートインシュレータ２０は、張出領域１９よりも上流側の排気管１０の外表面に沿って設けられた一対の遮熱板２１，２２を有している。第２ヒートインシュレータ３０は、張出領域１９よりも下流側の排気管１０の外表面に沿って設けられた一対の遮熱板３１，３２を有している。第１ヒートインシュレータ２０は、排気管１０の軸方向から見た場合に、遮熱板２１，２２による左右分割構造となっている。同様に、第２ヒートインシュレータ３０は、排気管１０の軸方向から見た場合に、遮熱板３１，３２による左右分割構造となっている。

遮熱板２１は、第１ヒートインシュレータ２０において水平方向の一方側に配置されている。遮熱板２２は、第１ヒートインシュレータ２０において水平方向の他方側に配置されている。遮熱板３１は、第２ヒートインシュレータ３０において水平方向の一方側に配置されている。遮熱板３２は、第２ヒートインシュレータ３０において水平方向の他方側に配置されている。遮熱板２１，２２，３１，３２は、例えばプレス等により形成され、いずれも断面略半円状をなしている。遮熱板２１，２２，３１，３２の構成材料としては、例えばステンレス鋼等を用いることができる。

第１ヒートインシュレータ２０を構成する一対の遮熱板２１，２２のそれぞれは、円弧部２１ａ，２２ａと、下端部２１ｂ、２２ｂと、上端部２１ｃ，２２ｃとを含んでいる。下端部２１ｂ，２２ｂの重なり部分が接合され、上端部２１ｃ，２２ｃの重なり部分が接合されることで、第１ヒートインシュレータ２０が筒状に形成されている。下端部２１ｂ，２２ｂ及び上端部２１ｃ，２２ｃは、例えば第１ヒートインシュレータ２０の全体の振動抑制を考慮した接合位置にて、スポット溶接等によって接合されている。

第２ヒートインシュレータ３０を構成する一対の遮熱板３１，３２のそれぞれは、円弧部３１ａ，３２ａと、下端部３１ｂ、３２ｂと、上端部３１ｃ，３２ｃとを含んでいる。下端部３１ｂ，３２ｂの重なり部分が接合され、上端部３１ｃ，３２ｃの重なり部分が接合されることで、第２ヒートインシュレータ３０が筒状に形成されている。下端部３１ｂ，３２ｂ及び上端部３１ｃ，３２ｃは、例えば第２ヒートインシュレータ３０の全体の振動抑制を考慮した接合位置にて、スポット溶接等によって接合されている。

第１ヒートインシュレータ２０の下流側端部２０ａと第２ヒートインシュレータ３０の上流側端部３０ａとは、排気管１０の周方向に沿うと共に外部に連通する隙間部分Ｓ３，Ｓ４が形成されるように重複部分Ｒを有している。本実施形態では、第２ヒートインシュレータ３０の上流側端部３０ａが重複部分Ｒにおいて拡径し、第１ヒートインシュレータ２０の下流側端部２０ａに対して排気管１０の径方向の外側となるように配置されている。

図３に示すように、重複部分Ｒにおいて、一対の遮熱板２１，２２には、径方向の外側に膨出する段差部２３，２４が設けられている。遮熱板２１の段差部２３は、円弧部２１ａと下端部２１ｂとの間に設けられた１つの屈曲部と、円弧部２１ａと上端部２１ｃとの間に設けられた１つの屈曲部とによって構成されている。遮熱板２２の段差部２４は、円弧部２２ａと下端部２２ｂとの間に設けられた１つの屈曲部と、円弧部２２ａと上端部２２ｃとの間に設けられた１つの屈曲部とによって構成されている。これにより、第１ヒートインシュレータ２０と排気管１０との間には、下端部２１ｂ，２２ｂ側の段差部２３，２４と排気管１０との間に位置する隙間部分Ｓ１と、上端部２１ｃ，２２ｃ側の段差部２３，２４と排気管１０との間に位置する隙間部分Ｓ２とが形成されている。

図３に示すように、重複部分Ｒにおいて、一対の遮熱板３１，３２には、径方向の外側に膨出する段差部３３，３４が設けられている。遮熱板３１の段差部３３は、円弧部３１ａと下端部３１ｂとの間に設けられた２つの屈曲部と、円弧部３１ａと上端部３１ｃとの間に設けられた２つの屈曲部とによって構成されている。遮熱板３２の段差部３４は、円弧部３２ａと下端部３２ｂとの間に設けられた２つの屈曲部と、円弧部３２ａと上端部３２ｃとの間に設けられた２つの屈曲部とによって構成されている。これにより、第１ヒートインシュレータ２０と第２ヒートインシュレータ３０との間には、下端部２１ｂ，２２ｂ側の段差部２３，２４と下端部３１ｂ，３２ｂ側の段差部３３，３４との間に位置する隙間部分Ｓ３と、上端部２１ｃ，２２ｃ側の段差部２３，２４と上端部３１ｃ，３２ｃ側の段差部３３，３４との間に位置する隙間部分Ｓ４とが形成されている。

図３及び図４に示すように、隙間部分において、少なくとも張出領域１９の張出方向側（ここでは鉛直下方側）の部分には、ワイヤメッシュ４０が配置されている。ワイヤメッシュ４０は、例えばステンレス鋼等によって形成されている。ワイヤメッシュ４０は、水などの液体を通過させる一方で、枯草などの異物を捕捉する。

本実施形態では、ワイヤメッシュ４０は、隙間部分Ｓ３，Ｓ４を含む排気管１０の周方向の全周にわたって配置されている。ワイヤメッシュ４０は、隙間部分Ｓ３，Ｓ４では、略一定の厚さをもって配置されている。ワイヤメッシュ４０は、第１ヒートインシュレータ２０における遮熱板２１，２２の円弧部２１ａ，２２ａと、第２ヒートインシュレータ３０における遮熱板３１，３２の円弧部３１ａ，３２ａとの間では、圧縮された状態で配置されている。

隙間部分Ｓ３，Ｓ４を含む排気管１０の周方向の全周へのワイヤメッシュの配置にあたっては、例えば第１ヒートインシュレータ２０の下流側端部２０ａ及び第２ヒートインシュレータ３０の上流側端部３０ａの一方にスポット溶接によって予めワイヤメッシュ４０を接合しておくことができる。その状態で、第１ヒートインシュレータ２０の下流側端部２０ａを覆うように一対の遮熱板３１，３２を配置し、下端部３１ｂ，３２ｂ及び上端部３１ｃ，３２ｃをスポット溶接等によって接合することで、隙間部分Ｓ３，Ｓ４を含む排気管１０の周方向の全周にわたってワイヤメッシュ４０を容易に配置できる。

本実施形態では、図３に示すように、ワイヤメッシュ４０は、排気管１０の周方向に分割して配置されている。図３の例では、ワイヤメッシュ４０は、左右に２分割されており、一対の円弧部４０ａ，４０ｂを隙間部分Ｓ３，Ｓ４に対応する位置でそれぞれ接触させることで、全体として環状をなしている。円弧部４０ａ，４０ｂの接触部分は、単に接触しているだけでもよく、接着或いは溶接等によって接合されていてもよい。

本実施形態では、図４に示すように、ワイヤメッシュ４０の幅（排気管１０の軸方向の幅）Ｗ１は、第１ヒートインシュレータ２０の下流側端部２０ａと第２ヒートインシュレータ３０の上流側端部３０ａとの重複幅Ｗ２以上となっている。これにより、ワイヤメッシュ４０は、排気管１０の軸方向について、第２ヒートインシュレータ３０の上流側端部３０ａの開口端から重複部分Ｒの全体にわたり、且つ重複部分Ｒよりも第２ヒートインシュレータ３０側に張り出した状態で、隙間部分Ｓ３，Ｓ４を含む排気管１０の周方向の全周に配置されている。

以上説明したように、排気管の断熱構造１では、排気管１０の周方向に沿うと共に外部に連通する隙間部分Ｓ３，Ｓ４が形成されるように、第１ヒートインシュレータ２０の下流側端部２０ａと第２ヒートインシュレータ３０の上流側端部３０ａとが重複している。隙間部分Ｓ３，Ｓ４の形成により、図４に示すように、ヒートインシュレータ２０，３０内に溜まった水Ｗを隙間部分Ｓ３，Ｓ４（特に隙間部分Ｓ３）から外部に排出することが可能となる。

また、排気管の断熱構造１では、少なくとも張出領域１９の張出方向側の部分に配置されたワイヤメッシュ４０により、図４に示すように、枯草などの異物Ｇが外部から第１ヒートインシュレータ２０及び第２ヒートインシュレータ３０の内部に侵入することを抑制できる。したがって、排気管の断熱構造１では、ヒートインシュレータ２０，３０内部の水抜きと、排気管１０の表面への異物Ｇの付着の抑制とを両立できる。

排気管の断熱構造１では、第２ヒートインシュレータ３０の上流側端部３０ａが、第１ヒートインシュレータ２０の下流側端部２０ａに対して排気管１０の径方向の外側に配置されている。このような構成によれば、図４に示すように、車両の走行の際、外部からの空気を排気管１０の冷却用気体Ｅとしてヒートインシュレータ２０，３０内部に取り込ことができる。

排気管の断熱構造１では、ワイヤメッシュ４０の幅Ｗ１が、第１ヒートインシュレータ２０の下流側端部２０ａと第２ヒートインシュレータ３０の上流側端部３０ａとの重複幅Ｗ２以上となっている。これにより、ワイヤメッシュ４０の幅Ｗ１を十分に確保でき、枯草などの異物Ｇが外部からヒートインシュレータ２０，３０内部に侵入することを一層確実に抑制できる。

排気管の断熱構造１では、ワイヤメッシュ４０が排気管１０の周方向の全周にわたって配置されている。これにより、隙間部分Ｓ３についても、枯草などの異物Ｇが外部からヒートインシュレータ２０，３０内部に侵入することを一層確実に抑制できる。

排気管の断熱構造１では、ワイヤメッシュ４０が排気管１０の周方向に分割して配置されている。このような構成によれば、排気管の断熱構造１の組立作業性を向上できる。

本開示は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、第２ヒートインシュレータ３０の上流側端部３０ａが第１ヒートインシュレータ２０の下流側端部２０ａに対して排気管１０の径方向の外側に配置されているが、この配置関係が反転していてもよい。すなわち、第１ヒートインシュレータ２０の下流側端部２０ａが第２ヒートインシュレータ３０の上流側端部３０ａに対して排気管１０の径方向の外側に配置されていてもよい。

ワイヤメッシュ４０は、必ずしも排気管１０の周方向の全周にわたって配置されていなくてもよい。例えばワイヤメッシュ４０が張出領域１９の張出方向側に位置する隙間部分Ｓ３にのみ対応して配置されていてもよい。ヒートインシュレータ２０，３０内に溜まった水は、鉛直下方側に位置する隙間部分Ｓ３にガイドされる。このため、少なくとも隙間部分Ｓ３に対してワイヤメッシュ４０が配置されていることで、ヒートインシュレータ２０，３０内部の水抜きと、排気管１０の表面への異物Ｇの付着の抑制とを両立できる。
上記実施形態では、ワイヤメッシュ４０が排気管１０の周方向に２分割して配置されているが、ワイヤメッシュ４０の分割数はこれより多くてもよい。また、ワイヤメッシュ４０は、必ずしも分割されていなくてもよく、環状のワイヤメッシュ４０を用いてもよい。ワイヤメッシュ４０の幅Ｗ１は、第１ヒートインシュレータ２０の下流側端部２０ａと第２ヒートインシュレータ３０の上流側端部３０ａとの重複幅Ｗ２未満となっていてもよい。この場合でも、上述した作用効果は十分に発揮される。

１…排気管の断熱構造、１０…排気管、１９…張出領域、２０…第１ヒートインシュレータ、２０ａ…下流側端部、３０…第２ヒートインシュレータ、３０ａ…上流側端部、４０…ワイヤメッシュ、Ｓ３，Ｓ４…隙間部分、Ｗ１…ワイヤメッシュの幅、Ｗ２…重複幅。

Claims (5)

1. 車両の内燃機関に接続される排気管の断熱構造であって、
   前記排気管は、当該排気管の屈曲又は膨出により張り出す張出領域を有し、
   前記張出領域よりも上流側の前記排気管を覆う第１ヒートインシュレータと、
   前記張出領域よりも下流側の前記排気管を覆う第２ヒートインシュレータと、を備え、
   前記第１ヒートインシュレータの下流側端部と前記第２ヒートインシュレータの上流側端部とは、前記排気管の周方向に沿うと共に外部に連通する隙間部分が形成されるように重複しており、
   前記隙間部分において、少なくとも前記張出領域の張出方向側の部分には、ワイヤメッシュが配置されている排気管の断熱構造。
2. 前記第２ヒートインシュレータの上流側端部は、前記第１ヒートインシュレータの下流側端部に対して前記排気管の径方向の外側に配置されている請求項１記載の排気管の断熱構造。
3. 前記ワイヤメッシュの幅は、前記第１ヒートインシュレータの下流側端部と前記第２ヒートインシュレータの上流側端部との重複幅以上となっている請求項１又は２記載の排気管の断熱構造。
4. 前記ワイヤメッシュは、前記排気管の周方向の全周にわたって配置されている請求項１～３のいずれか一項記載の排気管の断熱構造。
5. 前記ワイヤメッシュは、前記排気管の周方向に分割して配置されている請求項４記載の排気管の断熱構造。

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