JP2023151919A - Exhaust device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関を搭載した車両の排気装置に関し、特に排気管と、排気管からの輻射熱の少なくとも一部を遮るために配置されるインシュレータとを備える排気装置に関する。 The present invention relates to an exhaust system for a vehicle equipped with an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust system including an exhaust pipe and an insulator disposed to block at least a portion of radiant heat from the exhaust pipe.
内燃機関を搭載した車両の排気管は、シリンダ内で燃料を燃焼させて発生した高温の排ガスが通過することによって非常に高温となる。そのため排気管の周辺部材は、高温の排気管からの輻射熱によって高熱にさらされ、変形や破損をまねくおそれがある。 The exhaust pipe of a vehicle equipped with an internal combustion engine becomes extremely hot due to the passage of high-temperature exhaust gas generated by burning fuel within the cylinder. Therefore, the surrounding members of the exhaust pipe are exposed to high heat due to radiant heat from the high-temperature exhaust pipe, which may lead to deformation or damage.
そこで、排気管の外周側に配置したヒートインシュレータ(以下、インシュレータと記す)によって熱源を覆うように輻射熱を遮る遮熱構造を備えた排気管が従来知られている。 Therefore, an exhaust pipe is conventionally known that has a heat shielding structure that blocks radiant heat so as to cover a heat source with a heat insulator (hereinafter referred to as an insulator) disposed on the outer circumferential side of the exhaust pipe.
たとえば、外周上の一部に偏平部が形成された排気管と、外周部を覆うように配置されたインシュレータとを備え、インシュレータは、固定用クランプによって排気管本体に直接締結された排気管インシュレータ固定用クランプ構造が特許文献1に記載されている。
For example, the exhaust pipe includes an exhaust pipe with a flat part formed on a part of the outer periphery and an insulator arranged to cover the outer periphery, and the insulator is an exhaust pipe insulator that is directly fastened to the exhaust pipe body with a fixing clamp. A fixing clamp structure is described in
また、非円形断面形状の排気管と、その外周面を覆うように配置されたインシュレータとを備え、インシュレータは、過給機のタービンハウジングなどから延設されたブラケットやフランジ部に有する固定部によって保持された内燃機関の排気系装置が特許文献2に記載されている。
The exhaust pipe has a non-circular cross-sectional shape and an insulator arranged to cover the outer peripheral surface of the exhaust pipe. A retained exhaust system device for an internal combustion engine is described in
特許文献1および特許文献2に記載された各構成によれば、インシュレータを排気管あるいは周辺部材の固定部に締結部品を用いて固定することで、安定した遮熱効果を維持することができる、とされている。
According to each of the configurations described in
上記の特許文献1および特許文献2に記載のインシュレータは、締結部品を用いて排気管あるいは周辺部材に固定しているのに対して、締結部品を用いずに、インシュレータを排気管に固定している排気装置が特許文献3に記載されている。特許文献3に記載された円形断面形状の排気管には、排気管の径方向外方に突出するブラケットが溶接などによって設けられており、そのブラケットと、排気管の外周面を覆うように配置された円形断面形状のインシュレータとがスポット溶接によって固定されている。
The insulators described in
上記の特許文献3に記載された構成によれば、締結部品を用いずに排気管とインシュレータを固定することで、固定に必要な部材を少なくすることができ、また、締結部品を必要としないので、部材同士の当接に伴う異音を抑え、静粛性を向上することができる。しかしながら、排気管とインシュレータとを固定するブラケットが、排気管からの熱をインシュレータに伝達しやすく、すなわち遮熱効果が十分に発揮できないおそれがある。
According to the configuration described in
また、排気管の径方向外方に突出するブラケットが、車両振動によって排気管の周辺部材と干渉しやすく、さらに、インシュレータおよびブラケットが、高温と冷却を繰り返すことにより負荷が大きく、上記の干渉による荷重で破損してしまうおそれがある。 In addition, the brackets that protrude outward in the radial direction of the exhaust pipe tend to interfere with surrounding parts of the exhaust pipe due to vehicle vibration, and the insulators and brackets are subjected to heavy loads due to repeated high temperatures and cooling, and the above interference There is a risk of damage due to the load.
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、締結部品を用いずに、インシュレータを排気管に保持させ、かつ遮熱効果の低下を抑制することができる排気装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned technical problem, and provides an exhaust device that can hold an insulator in an exhaust pipe without using fastening parts, and can suppress a decrease in heat shielding effect. The purpose is to
上記の目的を達成するために、この発明は、車両に搭載された内燃機関の排気管と、前記排気管の外周面の少なくとも一部を覆うインシュレータとを備えた排気装置であって、前記排気管と、前記インシュレータとの間には、遮熱剤が介在しており、前記インシュレータは、前記遮熱剤によって保持され、前記排気管と、前記インシュレータとのそれぞれの管路方向での少なくとも一部が非円形断面形状でかつ、前記排気管の前記外周面の最大径が前記インシュレータの内周面の最小径より大きいことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides an exhaust system including an exhaust pipe of an internal combustion engine mounted on a vehicle, and an insulator that covers at least a part of the outer peripheral surface of the exhaust pipe, A heat shielding agent is interposed between the pipe and the insulator, and the insulator is held by the heat shielding agent, and at least one portion of the exhaust pipe and the insulator in the respective pipe direction. The exhaust pipe has a non-circular cross-sectional shape, and the maximum diameter of the outer peripheral surface of the exhaust pipe is larger than the minimum diameter of the inner peripheral surface of the insulator.
この発明の排気装置によれば、排気管と、インシュレータとの隙間には、圧縮した状態で封入した遮熱剤が介在しており、その遮熱剤の反発力によってインシュレータを保持することができる。また、インシュレータに、ブラケットや締結部品などの保持部材を必要としないので、排気管からの熱をインシュレータに伝達しにくい。したがって、遮熱効果の低下を抑制することができる。 According to the exhaust device of the present invention, the heat shielding agent sealed in a compressed state is interposed in the gap between the exhaust pipe and the insulator, and the insulator can be held by the repulsive force of the heat shielding agent. . Furthermore, since the insulator does not require a holding member such as a bracket or a fastening component, it is difficult to transmit heat from the exhaust pipe to the insulator. Therefore, a decrease in heat shielding effect can be suppressed.
また一方で、遮熱剤の反発力は、一般的に高温になると熱変形または圧縮度の変化によって低下するので、遮熱剤の反発力の低下によって、遮熱剤とインシュレータとの間に隙が発生し、あるいは遮熱剤が剥離してしまい、インシュレータを保持できなくなる可能性がある。加えて、車両の振動が排気管を介してインシュレータに伝わることで、インシュレータは、インシュレータの周方向で回転運動が発生し、排気管とインシュレータとが遮熱剤によって保持されずに分離してしまい、周辺部材との当接や干渉、あるいは自身の意図しない回転運動によって破損するおそれがある。 ゆえに、排気管と、インシュレータとの少なくとも一部は非円形断面形状でかつ、排気管の外周の最大径がインシュレータの内周の最小径より大きいことによって、意図しないインシュレータの回転を排気管の外周面で当接させて止めることができ、回り続けることがない。よって排気管と、インシュレータとの間に介在する遮熱剤は、インシュレータの回転運動が制限されるので、剥離や分離を抑制することができる。したがって、高温による遮熱剤の反発力の低下や、車両の振動が排気装置に伝わったとしても、排気管と、インシュレータとを保持することができ、すなわち遮熱効果の低下を抑制することができる。 On the other hand, the repulsive force of the heat shielding agent generally decreases at high temperatures due to thermal deformation or changes in the degree of compression, so the decrease in the repulsive force of the heat shielding agent causes a gap between the heat shielding agent and the insulator. This may occur, or the heat shield may peel off, making it impossible to hold the insulator. In addition, when vibrations from the vehicle are transmitted to the insulator through the exhaust pipe, rotational movement occurs in the circumferential direction of the insulator, causing the exhaust pipe and insulator to separate without being held together by the heat shielding agent. , there is a risk of damage due to contact or interference with surrounding members, or unintended rotational movement of the device itself. Therefore, at least a portion of the exhaust pipe and the insulator have a non-circular cross-sectional shape, and the maximum diameter of the outer circumference of the exhaust pipe is larger than the minimum diameter of the inner circumference of the insulator, thereby preventing unintentional rotation of the insulator from the outer circumference of the exhaust pipe. It can be stopped by touching the surface and will not continue to rotate. Therefore, the rotational movement of the insulator is restricted in the heat shield interposed between the exhaust pipe and the insulator, so that peeling and separation can be suppressed. Therefore, even if the repulsive force of the heat shielding agent decreases due to high temperatures or vibrations of the vehicle are transmitted to the exhaust system, the exhaust pipe and insulator can be maintained, and in other words, the decrease in heat shielding effect can be suppressed. can.
この発明の実施例における排気装置について、図面を参照して具体的に説明する。なお、この発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。 An exhaust system in an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. Note that this invention is not limited to the embodiments described below.
図1は、この発明の実施例における排気装置1の構成の一例を示す概略図である。排気装置1は、排気管2とヒートインシュレータ3(以下、インシュレータ3と記す)とによって構成されており、車両に搭載された図示しない内燃機関(エンジン)の各気筒から排出される排ガスを集合させる図示しないエキゾーストマニホールドと、排ガスが外部へ排出される際に発生する音を低減させる図示しないマフラーとの間を連通している。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an
排気管2は、上流側と下流側とのそれぞれの両端に支持部4が形成され、その支持部4の間にパイプ部5が形成されている。
The
排気管2の上流側と下流側との支持部4には、それぞれ固定用フランジ6が形成され、図1の一例では、エキゾーストマニホールドの図示しない支持部材と、排気管2の上流側のフランジ6とが連結され、また、下流側のフランジ6とマフラーへと続く図示しない部材とが連結されている。よって、エキゾーストマニホールドを通過した排ガスは、矢印Bの方向から流入して排気管2のパイプ部5を通過し、矢印Cの方向に排出されてマフラーへ連通している。なお、排気管2は、排ガスの流れ方向を変える屈曲部7を有してもよく、図1に示す一例では、排気管2の中央部分に屈曲部7を有している。また、排気管2の内部には、図示しない触媒コンバータあるいはDPF(粒子状物質捕集フィルタ)などの排出ガス浄化装置を備えてもよい。
インシュレータ3は、上述した触媒などの特に高温になる部分の遮熱対策として、排気管2の外周面8の周方向における少なくとも一部を覆うように設けられている。図1に示すインシュレータ3の一例は、上流側の支持部4から、パイプ部5の屈曲部7と下流側の支持部4との間まで、かつ排気管2の周方向全周を覆っている。なお、インシュレータ3は外装管であって排気系統のセンサなどを備えていてもよい。
The
図2は、この発明における排気管2とインシュレータ3との構成を説明するための図であって、図1の矢印Aで切断して上流側を見たときの断面図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the
排気管2は、図2に示す一例では、図2における縦方向に長い楕円をなしており、排気管2の外周の長径である最大径L1と、短径である最小径L2とで形成された楕円形状断面から構成されている。
In the example shown in FIG. 2, the
排気管2の外周面8と、インシュレータ3の内周面9との間の間隙Dに、遮熱剤10が圧縮した状態でかつほぼ均等に封入されている。インシュレータ3は、その圧縮した遮熱剤10の反発力によって、すなわち遮熱剤10を介して排気管2に保持されている。なお、遮熱剤10は、一般的に知られている断熱素材あるいは遮熱素材であってよい。例えば、綿状のガラス繊維をテープ状またはシート状に成形して排気管2の外周面8に取り付けてもよいし、スポンジのような細かな孔が無数に空いた多孔質の柔らかい素材を取り付けてもよい。または、断熱効果あるいは遮熱効果のある流体を間隙Dに封入してもよい。
In a gap D between the outer
さらに、インシュレータ3は、図2に示す一例では、排気管2の外周面8を覆うように、図2の縦方向に長い楕円をなしており、排気管2の外周面8の全周に間隙D分大きく形成されている。すなわちインシュレータ3の内周の長径である最大径L3(L1+2D)と、短径である最小径L4(L2+2D)とで形成された楕円形状断面から構成されている。そして、排気管2の最大径L1は、インシュレータ3の最小径L4よりも大きく形成されている。
Furthermore, in the example shown in FIG. 2, the
続いて、この発明における排気装置1の作用について説明する。この発明の排気装置1によれば、排気管2と、インシュレータ3との間隙Dには、圧縮した状態で封入した遮熱剤10が介在しており、その遮熱剤10の反発力によってインシュレータ3を保持することができる。また、インシュレータ3に、ブラケットや締結部品などの保持部材を必要としないので、排気管2の内部に備えた触媒などの特に高温になる部分からの熱をインシュレータ3に伝達しにくい。したがって、遮熱効果の低下を抑制することができる。
Next, the operation of the
また一方で、遮熱剤10の反発力は、一般的に高温になると熱変形または圧縮度の変化によって低下するので、遮熱剤10の反発力の低下によって、遮熱剤10とインシュレータ3との間に意図しない隙が発生し、あるいは遮熱剤10が剥離してしまい、インシュレータ3を保持できなくなる可能性がある。加えて、車両の振動が排気管2を介してインシュレータ3に伝わることで、インシュレータ3は、インシュレータ3の周方向で回転運動が発生し、排気管2とインシュレータ3とが遮熱剤10によって保持されずに分離してしまい、周辺部材との当接や干渉、あるいは自身の意図しない回転運動によって破損するおそれがある。
On the other hand, the repulsive force of the
図3は、この発明におけるインシュレータ3が車両の振動の伝播によって回転したときの動作を説明するための図であって、インシュレータ3が図3での時計回りに回転したときの断面図である。インシュレータ3が時計回りに回転運動をはじめ、回転角度θまで回転したとき、排気管2と、インシュレータ3とは楕円断面形状でかつ、排気管2の外周の最大径L1がインシュレータ3の内周の最小径L4より大きいことによって、最大径L1と最小径L4との寸法差の部分で、インシュレータ3の内周面9と、排気管2の外周面8とが当接して、回転角度θ以上の回転を止め、回り続けることを抑制することができる。回転運動を止めることができれば、例えばインシュレータ3にセンサを備えたとしても、センサに取り付けられる電装品などの断線を防ぐことができる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the
よって排気管2と、インシュレータ3との間に介在する遮熱剤10は、インシュレータ3の回転運動が制限されるので、意図しない遮熱剤10の剥離や分離を抑制することができる。また、高温による遮熱剤10の反発力の低下や、車両の振動が排気装置1に伝わったとしても、排気管2と、インシュレータ3とを保持することができ、すなわち遮熱効果の低下を抑制することができる。
Therefore, since the rotational movement of the
なお、この発明の実施例では排気管2と、インシュレータ3との少なくとも一部が楕円形状断面から構成されているが、これに限定しない。例えば矩形断面であってもよいし、周辺部材との干渉を考慮した非対称図形の断面形状でもよい。要は排気管2と、インシュレータ3とのそれぞれの管路方向での少なくとも一部は非円形断面形状であって、かつ排気管2の外周の最大径L1がインシュレータ3の内周の最小径L4より大きければ、意図しないインシュレータ3の回転運動も最大径L1と最小径L4との寸法差の部分で当接することができ、回転を止めることができる。
In the embodiment of the present invention, at least a portion of the
1 排気装置
2 排気管
3 インシュレータ
4 支持部
5 パイプ部
6 フランジ
7 屈曲部
8 外周面
9 内周面
10 遮熱剤
D 間隙
L1 最大径
L4 最小径
1
Claims (1)
前記排気管と、前記インシュレータとの間には、遮熱剤が介在しており、
前記インシュレータは、前記遮熱剤によって保持され、
前記排気管と、前記インシュレータとのそれぞれの管路方向での少なくとも一部が非円形断面形状でかつ、前記排気管の前記外周面の最大径が前記インシュレータの内周面の最小径より大きい
ことを特徴とする排気装置。 An exhaust system comprising an exhaust pipe of an internal combustion engine mounted on a vehicle, and an insulator that covers at least a part of the outer peripheral surface of the exhaust pipe,
A heat shield is interposed between the exhaust pipe and the insulator,
the insulator is held by the heat shield,
At least a portion of each of the exhaust pipe and the insulator in the pipe direction has a non-circular cross-sectional shape, and the maximum diameter of the outer peripheral surface of the exhaust pipe is larger than the minimum diameter of the inner peripheral surface of the insulator. An exhaust system featuring:
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