JP4505288B2 - エンジンの排気システム - Google Patents

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本発明は、例えば自動車等のエンジンの排気システム（排気系）に関する。更に詳しくは、上記の排気システム内に排気浄化装置を設け、上記エンジンから排気浄化装置に至る排気管路を内外多重に形成したエンジンの排気システムに関するものである。
従来、例えば下記特許文献１および特許文献２のように自動車等のエンジンの排気システムにおいて、該システム内に触媒コンバータやＤＰＦ等の排気浄化装置を設け、上記エンジンから排気浄化装置に至る排気管路を内外多重に形成したものは知られている。
上記のようにエンジンから排気浄化装置に至る排気管路を内外多重に形成することによって、その排気管路の外表面の温度上昇を抑制することができると共に、排気浄化装置に導入される排気温度が所定の温度以上に維持されて浄化効率を促進できるものである。
この場合、上記の内外多重の排気管を構成する内管と外管との間には、特許文献１のように何も充填せずに単なる空間にして空気断熱層とするものと、特許文献２のように上記内外管間にグラスウール等の断熱材を充填したものとがあるが、いずれの場合にも必ずしも充分な断熱効果が得られない等の問題があった。
例えば、上記のように内外管間を単なる空間にして空気断熱層とするものは、その空間内で対流が生じて断熱効果が低下し、また断熱材を充填するものは、その断熱材を介して内管から外管に熱が伝達されて断熱効果が低下する等の不具合がある。そのため、特に近年の排ガス規制の強化により排気温度の高温維持が要求される現状では更なる断熱効果の向上が求められている。
特開２００２−１３８８２５号公報 特開平９−１５１７３０号公報
本発明は上記のような要望に応えるべく提案されたもので、より断熱効果の優れた内外多重構造の排気管路を有するエンジンの排気システムを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために本発明によるエンジンの排気システムは、以下の構成としたものである。すなわち、エンジンの排気系システム内に排気浄化装置を設け、前記エンジンから前記排気浄化装置に至る排気管路を内外多重に形成したエンジンの排気システムにおいて、前記内外多重の排気管路を構成する内管の外周面に外管と非接触で耐熱性塗装の断熱層を設けると共に、前記排気管路の上流側と下流側の端部における前記外管の内面にリング状の凹部をそれぞれ形成し、前記凹部内のそれぞれにスペーサを配置して、前記スペーサを外管に対して前記排気管路の軸線方向に相対移動不能にし、且つ前記内管に対しては前記軸線方向にスライドして相対移動可能とすることを特徴とする。更に、本発明のエンジンの排気システムは、前記断熱層の厚さを１５〜４０μｍとすることを特徴とする。
上記のように内外多重の排気管路を構成する内管の外周面に外管と非接触で断熱層を設けたことによって、内管内の排気熱が内管の外方に放射されるのを低減できると共に、内管外面と外管内面との温度差が少なくなって、内外管間の空間内に対流が生じるのを可及的に減少させることができる。また上記断熱層は外管と非接触であるから、内管内の排気熱が上記断熱層から外管に直接伝達されて外管の表面温度が上昇するのが防止され、断熱効果の優れたエンジンの排気システムを提供することが可能となる。
以下、本発明を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。図１は本発明によるエンジンの排気システムの一実施形態を示す正面図、図２はその要部の一部切欠き拡大図である。
図において、１はエンジン、２は触媒コンバータ（キャタライザ）等の排気浄化装置、３は上記エンジン１から排気浄化装置２に至る排気管路で、その排気管路３は本実施形態においては排気マニホールド３ａと排気管３ｂとよりなり、その排気管３ｂは内外多重、図の場合は内管３１と外管３２とで内外二重に形成されている。図中、４は上記の排気浄化装置２で浄化された排気を、車体後部に配置される図に省略した消音器に導くための後部排気管である。
上記の排気管路３を構成する排気管３ｂの上流側と下流側の端部における内外管３１・３２間には、図２に示すようにステンレスウール等の金属線材よりなる短筒状のスペーサ５が介在され、その各スペーサ５は、外管３２の内面に形成したリング状の凹部３２ａ内に配置することによって、外管３２に対しては軸線方向に相対移動不能に固定され、また内管３１に対しては軸線方向に相対移動（スライド移動）可能である。
なお前記の排気マニホールド３ａと排気管３ｂとはフランジ継手６を介して連通接続した構成であり、排気管３ｂ側の接続用フランジ６ｂは、排気管３ｂの外管３２の上流側端部に溶接等で固着されている。また前記の排気浄化装置２は、外筒２１内にハニカム触媒２２を収容した構成であり、その外筒２１の上流側端部は漸次縮径されて排気管３ｂの下流側端部における外管３２の外周面に嵌合すると共に溶接等で固着されている。
そして本実施形態は、上記エンジン１から排気浄化装置２に至る排気管路３を構成する内外多重の排気管３ｂにおける内管３１の外周面に、外管３２と非接触で断熱層７を設けたものである。上記内外管３１，３２の材質は適宜であり、例えばステンレス等のフェライト系金属を用いることができる。また断熱層７の形成方法および材質も適宜であるが、本実施形態においては内管３１の外周面の略全面に耐熱性の塗装を施すことによって形成したものである。その耐熱性塗装の塗材（塗料）としては、例えばシリコン系の樹脂塗料に必要に応じてシラン系の硬化剤等を適宜添加したもの等を用いることができ、又その塗装によって形成する断熱層７の厚さは、１５〜４０μｍ程度に形成すればよい。
また上記断熱層７は、上記のような塗装に限らずメッキ等によって形成してもよく、そのメッキ材としては、なるべく熱伝導率の小さい金属が好ましく、例えばクロム系の金属等を用いることができる。また上記断熱層７は、内管３１の外周面に、グラスウールやロックウールまたはステンレスウール等の耐熱性の繊維もしくは合成樹脂等を巻き付けたり、あるいは上記のような合成樹脂に耐熱性の繊維や、それらを細かく刻んだチップに、耐熱性の合成樹脂バインダ等を含浸させたものを内管３１の外周面に吹き付ける等の方法で被覆することによって形成することもできる。
なお、上記実施形態は、エンジン１から排気浄化装置２に至る排気管路３のうちの排気管３ｂの内管外周面に断熱層７を設けたが、排気マニホールド３ａを内外多重に形成してそのマニホールドの内管外周面に断熱層７を設けてもよく、あるいは上記排気マニホールド３ａと排気管３ｂの両方の内管外周面に断熱層７を設けるようにしてもよい。また上記断熱層７は、排気マニホールド３ａおよび／または排気管３ｂの内管外周面の一部分にのみ設けてもよく、例えば自動車等のエンジンにおいて運転中に走行風が当たって排気温度が低下しやすい箇所にのみ設けることもできる。
上記のようにして、エンジン１から排気浄化装置２に至る排気管路３を内外多重に形成し、その内外多重の排気管路３を構成する内管３１の外周面に外管３２と非接触で断熱層７を設けたことによって、内管３１内の排気熱が内管３１の外方に放射されるのを低減できると共に、内管３１の外面と外管３２の内面との温度差が少なくなって、内外管３１・３２間の空間内に対流が生じるのを可及的に減少させることができる。また上記断熱層７は外管３２と非接触であるから、内管３１内の排気熱が上記断熱層７から外管３２に直接伝達されて外管３２の表面温度が上昇するのが防止され、断熱効果の優れたエンジンの排気システムを提供することができるものである。
以上のように、本発明によるエンジンの排気システムは、エンジン１から排気浄化装置２に至る内外多重の排気管路３の内管外周面に外管と非接触で断熱層７を設けるだけの極めて簡単な構成によって断熱効果の優れた排気システムを提供することができる。その結果、最近ますます排ガス規制が強化される傾向にある自動車業界において、エンジンから排気浄化装置に至る排気管路の表面温度を上げることなく、排気浄化装置に導入される排気温度を極力高い状態に維持するという要求にも充分に応えることが可能となり、この種の排気システムの設計の自由度や産業上の利用可能性を増大させることができる。
本発明によるエンジンの排気システムの一実施形態を示す正面図。 上記排気システムの要部の一部切欠き拡大図。
符号の説明
１ エンジン
２ 排気浄化装置
３ 排気管路
３ａ 排気マニホールド
３ｂ 排気管
３１ 内管
３２ 外管
４ 後部排気管
５ スペーサ
６ フランジ継手
６ａ、６ｂ フランジ
７ 断熱層

Claims (2)

  1. エンジンの排気系システム内に排気浄化装置を設け、
    前記エンジンから前記排気浄化装置に至る排気管路を内外多重に形成したエンジンの排気システムにおいて、
    前記内外多重の排気管路を構成する内管の外周面に外管と非接触で耐熱性塗装の断熱層を設けると共に、
    前記排気管路の上流側と下流側の端部における前記外管の内面にリング状の凹部をそれぞれ形成し、
    前記凹部内のそれぞれにスペーサを配置して、前記スペーサを外管に対して前記排気管路の軸線方向に相対移動不能にし、且つ前記内管に対しては前記軸線方向にスライドして相対移動可能とすることを特徴とするエンジンの排気システム。
  2. 前記断熱層の厚さを１５〜４０μｍとすることを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気システム。
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