JP3211233U - 排気系部品の接続配管 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術のような蛇腹管を接続配管として設けることができない場合であっても、二つの排気系部品の熱膨張による相対変位を吸収することができる排気系部品の接続配管を提供すること。【解決手段】接続口３３の周囲には、接続口３３の軸心Ｌ１が延びる方向から接続配管３０を見て接続口３３を取り囲むように設けられた同心円状の環状凸部４０ａと環状凹部４０ｂとを交互に形成してなる蛇腹状の変位吸収部４０が設けられている。これによれば、ターボチャージャ２２及び酸化触媒２３の熱膨張による相対変位が、変位吸収部４０の伸縮によって吸収される。【選択図】図２

Description

本考案は、排気系部品の接続配管に関する。

内燃機関の排気装置は、複数の排気系部品を有しており、それら複数の排気系部品は接続配管によって接続されている。接続配管によって接続される二つの排気系部品は、例えば、エキゾーストマニホールドとターボチャージャであったり、ターボチャージャと排気ガス浄化触媒であったり、上流側排気ガス浄化触媒と下流側排気ガス浄化触媒であったりする。

ところで、排気装置においては、排気ガスの熱によって二つの排気系部品の熱膨張が生じるが、例えば特許文献１のような蛇腹管を接続配管として設けることで、二つの排気系部品の熱膨張による相対変位を蛇腹管の伸縮によって吸収することができる。

特開２００４−１００５９８号公報

しかしながら、二つの排気系部品の搭載レイアウトによっては、特許文献１のような蛇腹管の配置スペースが確保できず、蛇腹管を接続配管として設けることができない場合がある。

本考案は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、従来技術のような蛇腹管を接続配管として設けることができない場合であっても、二つの排気系部品の熱膨張による相対変位を吸収することができる排気系部品の接続配管を提供することにある。

上記課題を解決する排気系部品の接続配管は、内燃機関の二つの排気系部品を接続する排気系部品の接続配管であって、前記接続配管の両端には、前記二つの排気系部品にそれぞれ接続される接続口が設けられており、前記両接続口の少なくとも一方の周囲には、前記接続口の軸心が延びる方向から前記接続配管を見て前記接続口を取り囲むように設けられた同心円状の環状凸部と環状凹部とを交互に形成してなる蛇腹状の変位吸収部が設けられている。

これによれば、二つの排気系部品の熱膨張による相対変位が、変位吸収部の伸縮によって吸収される。よって、従来技術のような蛇腹管を接続配管として設けることができない場合であっても、二つの排気系部品の熱膨張による相対変位を吸収することができる。

上記排気系部品の接続配管において、前記両接続口の軸心が互いに交差しており、前記変位吸収部は、前記両接続口の周囲にそれぞれ配置されているとよい。これによれば、各変位吸収部の伸縮方向が異なるため、様々な方向に起こり得る二つの排気系部品の相対変位を吸収することができる。

この考案によれば、従来技術のような蛇腹管を接続配管として設けることができない場合であっても、二つの排気系部品の熱膨張による相対変位を吸収することができる。

実施形態における内燃機関の排気装置の概略図。 排気装置の部分拡大断面図。 接続配管の正面図。 図３における４−４線断面図。 別の実施形態における排気装置の部分拡大断面図。 別の実施形態における排気装置の部分拡大断面図。

以下、内燃機関の二つの排気系部品を接続する接続配管を具体化した一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。本実施形態の内燃機関は車両に搭載されている。
図１に示すように、内燃機関１０は、シリンダブロック１１を備えている。シリンダブロック１１には、シリンダヘッド１２が取り付けられている。内燃機関１０の排気装置２０は、シリンダヘッド１２に取り付けられるエキゾーストマニホールド２１を備えている。エキゾーストマニホールド２１内には、内燃機関１０の各気筒内からの排気ガスが流れる。

また、排気装置２０は、エキゾーストマニホールド２１におけるシリンダヘッド１２とは反対側の端部に設けられるターボチャージャ２２を備えている。ターボチャージャ２２は、図示しない吸気通路に設けられるコンプレッサ２２ａと、エキゾーストマニホールド２１から流れる排気ガスのエネルギーによって回転するタービン２２ｂと、を備えている。そして、エキゾーストマニホールド２１から流れる排気ガスのエネルギーによってターボチャージャ２２のタービン２２ｂが回転し、タービン２２ｂの回転に伴って、タービン２２ｂと同軸上に配置されたコンプレッサ２２ａのインペラが駆動することにより、吸気通路を流れる新気が圧縮されて内燃機関１０への過給が行われる。

さらに、排気装置２０は、排気ガス浄化触媒としての酸化触媒２３を備えている。また、排気装置２０は、ターボチャージャ２２と酸化触媒２３とを接続する接続配管３０を備えている。ターボチャージャ２２及び酸化触媒２３は、共に、排気装置２０に設けられた排気系部品である。接続配管３０は、これら二つの排気系部品を接続するものであり、ターボチャージャ２２を通過した排気ガスは、接続配管３０を介して酸化触媒２３に流入する。酸化触媒２３は、排気ガス中の燃料未燃成分を酸化して浄化する。

図２に示すように、ターボチャージャ２２は、タービン２２ｂを通過した排気ガスが流れる排出通路２２ｃを有している。排出通路２２ｃは、その端部の排出口に円環状のフランジ部２２ｆを有している。フランジ部２２ｆは、排出通路２２ｃの外周面から径方向外側に延びている。

酸化触媒２３は、接続配管３０を通過した排気ガスが流れ込む通路２３ａを有している。通路２３ａにおける接続配管３０側の端部には、通路２３ａの外周面から径方向外側に延びる環状のフランジ部２３ｆが設けられている。フランジ部２３ｆには、貫通孔２３ｂが３つ（図２では１つのみ図示）形成されている。

図２及び図３に示すように、接続配管３０は、配管本体３１、変位吸収部４０、及び連結管３２から構成されている。接続配管３０は、一端から他端にかけて連結管３２、変位吸収部４０、及び配管本体３１の順に連結されている。配管本体３１、変位吸収部４０、及び連結管３２は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製である。

連結管３２は円管状である。連結管３２における変位吸収部４０とは反対側の端部の開口は、ターボチャージャ２２の排出通路２２ｃに接続される接続口３３になっている。接続口３３は円孔状である。接続口３３は、接続配管３０の一端に設けられている。

連結管３２における接続口３３の周囲には、径方向外側に延びる円環状のフランジ部３２ａが形成されている。フランジ部３２ａは、連結管３２における変位吸収部４０とは反対側の端部に位置している。図２に示すように、フランジ部３２ａは、排出通路２２ｃのフランジ部２２ｆに連結されている。両フランジ部２２ｆ，３２ａの外径は同じである。両フランジ部２２ｆ，３２ａは、例えば、Ｖ字クランプ部材２５によって互いに連結されている。両フランジ部２２ｆ，３２ａが連結されている状態において、接続口３３は、排出通路２２ｃ内に連通している。

図２及び図３に示すように、配管本体３１における変位吸収部４０とは反対側の開口は、酸化触媒２３の通路２３ａに接続される接続口３４になっている。接続口３４は円孔状である。接続口３４は、接続配管３０の他端に設けられている。よって、接続配管３０の両端には、ターボチャージャ２２及び酸化触媒２３にそれぞれ接続される接続口３３，３４が設けられている。

配管本体３１における接続口３４の周囲には、外方に延びる三角環状のフランジ部３１ａが形成されている。フランジ部３１ａは、配管本体３１における変位吸収部４０とは反対側の端部に位置している。図２に示すように、フランジ部３１ａは、通路２３ａのフランジ部２３ｆに連結されている。フランジ部３１ａには、貫通孔３１ｂが３つ（図２では１つのみ図示）形成されている。両フランジ部２３ｆ，３１ａは、例えば、３つの貫通孔２３ｂ，３１ｂにそれぞれ挿通されるボルト２６と各ボルト２６に螺合されるナット２７とによって互いに連結されている。両フランジ部２３ｆ，３１ａが連結されている状態において、接続口３４は、通路２３ａ内に連通している。

両接続口３３，３４の軸心Ｌ１，Ｌ２は平行に延びている。配管本体３１は、フランジ部３１ａに連続するとともに軸心Ｌ１，Ｌ２が延びる方向に対して折り曲げられて、軸心Ｌ１，Ｌ２が延びる方向に対して直交する方向に延びる延設部３１ｃを有している。延設部３１ｃにおけるフランジ部３１ａとは反対側の端部には、接続口３３の軸心Ｌ１を中心とする同心円上に延びる円孔状の取付孔３１ｈが形成されている。

図２、図３及び図４に示すように、変位吸収部４０は、接続口３３の周囲に配置されるとともに接続口３３の軸心Ｌ１が延びる方向から接続配管３０を見て接続口３３を取り囲むように設けられた同心円状の環状凸部４０ａと環状凹部４０ｂとを交互に形成してなる蛇腹状である。環状凸部４０ａ及び環状凹部４０ｂは、軸心Ｌ１を中心とする同心円状である。変位吸収部４０は、配管本体３１及び連結管３２よりも厚みが薄い薄板状である。変位吸収部４０は、軸心Ｌ１からの放射方向に伸縮可能である。即ち、変位吸収部４０は、連結管３２をその径方向に移動可能としている。

変位吸収部４０は、変位吸収部４０の外周縁４０ｅが取付孔３１ｈの内周縁３１ｅに対して溶接により接合されることにより、配管本体３１に連結されている。また、変位吸収部４０の内周側には、取付筒部４０ｆが突出している。そして、連結管３２は、取付筒部４０ｆの先端部に対して溶接により接合されることにより、変位吸収部４０に連結されている。図２に示すように、接続配管３０は、両接続口３３，３４の軸心Ｌ１，Ｌ２同士を最短で結ぶ直線が延びる方向で断面視したときに、全体として略Ｃ字状（コ字状）をなしている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
排気装置２０においては、排気ガスの熱によってターボチャージャ２２及び酸化触媒２３の熱膨張が生じるが、ターボチャージャ２２及び酸化触媒２３の熱膨張による相対変位が変位吸収部４０の伸縮によって吸収される。変位吸収部４０は、軸心Ｌ１からの放射方向に伸縮可能であるため、様々な方向に起こり得るターボチャージャ２２及び酸化触媒２３の相対変位が変位吸収部４０の伸縮によって吸収される。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）接続口３３の周囲には、接続口３３の軸心Ｌ１が延びる方向から接続配管３０を見て接続口３３を取り囲むように設けられた同心円状の環状凸部４０ａと環状凹部４０ｂとを交互に形成してなる蛇腹状の変位吸収部４０が設けられている。これによれば、ターボチャージャ２２及び酸化触媒２３の熱膨張による相対変位が、変位吸収部４０の伸縮によって吸収される。よって、従来技術のような蛇腹管を接続配管として設けることができない場合であっても、ターボチャージャ２２及び酸化触媒２３の熱膨張による相対変位を吸収することができる。

（２）変位吸収部４０は、軸心Ｌ１からの放射方向に伸縮可能であるため、様々な方向に起こり得るターボチャージャ２２及び酸化触媒２３の相対変位を吸収することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図５に示すように、両接続口３３，３４の軸心Ｌ１，Ｌ２が互いに交差している構成の接続配管３０であってもよい。図５に示す実施形態では、両接続口３３，３４の軸心Ｌ１，Ｌ２が互いに直交している。そして、変位吸収部４０が、両接続口３３，３４の周囲にそれぞれ配置されていてもよい。この場合、フランジ部３１ａは、配管本体３１とは別部材となっており、配管本体３１におけるフランジ部３１ａ側の端部には、接続口３４の軸心Ｌ２を中心とする同心円上に延びる円孔状の取付孔３１ｋが形成されている。変位吸収部４０は、変位吸収部４０の外周縁４０ｅが取付孔３１ｋの内周縁３１ｐに対して溶接により接合されることにより、配管本体３１に連結されている。また、フランジ部３１ａは、取付筒部４０ｆの先端部に対して溶接により接合されることにより、変位吸収部４０に連結されている。これによれば、各変位吸収部４０の伸縮方向が異なるため、様々な方向に起こり得るターボチャージャ２２及び酸化触媒２３の相対変位を吸収することができる。

○ 図６に示すように、排出通路２２ｃと通路２３ａとが接続配管３０を介して直線上に接続されていてもよい。この場合、従来技術のような蛇腹管を接続配管として設ける場合に比べると、接続配管３０の全長を短くすることができ、省スペース化を図ることができる。

○ 実施形態において、両フランジ部２２ｆ，３２ａが、例えば、ボルトと、ボルトに螺合されるナットとによって互いに連結されていてもよい。
○ 実施形態において、両フランジ部２３ｆ，３１ａが、例えば、Ｖ字クランプ部材によって互いに連結されていてもよい。

○ 実施形態において、変位吸収部４０と配管本体３１とが一体形成されていてもよい。
○ 実施形態において、変位吸収部４０と連結管３２とが一体形成されていてもよい。

○ 実施形態において、配管本体３１、変位吸収部４０、及び連結管３２が、ステンレス鋼（ＳＵＳ）以外の金属材料によって形成されていてもよい。
○ 実施形態において、配管本体３１及び連結管３２の厚みが、変位吸収部４０の厚みと同じ厚みであってもよい。

○ 実施形態において、接続配管３０が接続する二つの排気系部品としては、ターボチャージャ２２及び酸化触媒２３に限られず、例えば、エキゾーストマニホールド２１とターボチャージャ２２とを接続するための接続配管３０であってもよい。また、接続配管３０は、排気系に設けられた複数の排気ガス浄化触媒の触媒配管同士を接続するための接続配管であってもよく、排気ガスの一部を吸気に還流するＥＧＲ装置を備える場合におけるエキゾーストマニホールドとＥＧＲクーラーとを接続する接続配管であってもよい。

１０…内燃機関、２２…排気系部品であるターボチャージャ、２３…排気系部品である酸化触媒、３０…接続配管、３３，３４…接続口、４０…変位吸収部、４０ａ…環状凸部、４０ｂ…環状凹部。

Claims (2)

1. 内燃機関の二つの排気系部品を接続する排気系部品の接続配管であって、
   前記接続配管の両端には、前記二つの排気系部品にそれぞれ接続される接続口が設けられており、
   前記両接続口の少なくとも一方の周囲には、前記接続口の軸心が延びる方向から前記接続配管を見て前記接続口を取り囲むように設けられた同心円状の環状凸部と環状凹部とを交互に形成してなる蛇腹状の変位吸収部が設けられている排気系部品の接続配管。
2. 前記両接続口の軸心が互いに交差しており、
   前記変位吸収部は、前記両接続口の周囲にそれぞれ配置されている請求項１に記載の排気系部品の接続配管。